文｜新能源前瞻 蘇清
編輯丨和暢
搭載大圓柱電池的量產(chǎn)車(chē)型又添新軍。
2024年1月31日，江淮瑞風(fēng)RF8正式上市，成為了第三款搭載大圓柱電池的車(chē)型。其他兩款分別是：2023年6月16日上市的江淮釔為3、近期在國(guó)內(nèi)巡展的特斯拉Cybertruck（賽博皮卡）。
當(dāng)然，Cybertruck在中國(guó)的官方名稱(chēng)為賽博越野旅行車(chē)。
來(lái)源/新能源前瞻拍攝
2023年1月28日，備受關(guān)注的特斯拉賽博越野旅行車(chē)正式開(kāi)啟國(guó)內(nèi)巡展。8座城市分別為上海、北京、杭州、西安、深圳、重慶、成都和南京。
馬斯克此前曾表示，4680電池將是特斯拉2023年計(jì)劃中的一個(gè)重要部分，特斯拉未來(lái)所有的電動(dòng)車(chē)型，包括Model Y、Semi半掛式卡車(chē)、Cyber電動(dòng)卡車(chē)和Roadster 2電動(dòng)跑車(chē)，都將使用4680大圓柱形電池。
按照馬斯克的設(shè)想，大圓柱電池可以讓特斯拉電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程提升16%，而生產(chǎn)成本降低50%，甚至被認(rèn)為是“鋰電之光”。
但事實(shí)上，馬斯克2020年推出4680大圓柱電池后，直到2023年中期，大圓柱電池才開(kāi)始小規(guī)模量產(chǎn)。據(jù)公開(kāi)資料，2023年6月，特斯拉生產(chǎn)出第1000萬(wàn)顆電芯，而到2023年10月，第2000萬(wàn)顆4680電池電芯誕生。這意味著大圓柱電池電芯的年產(chǎn)量為3000萬(wàn)顆，相當(dāng)于2.4萬(wàn)輛Cybertruck的電池使用量。
顯然，這樣的電池產(chǎn)量與Cybertruck超過(guò)200萬(wàn)輛的訂單量不成比例。
另一方面，特斯拉之前宣稱(chēng)4680電池負(fù)極將采用碳化硅材料，以提升能量密度，但某技術(shù)機(jī)構(gòu)拆解電池后發(fā)現(xiàn)，其負(fù)極并不含有碳化硅，而是石墨。更有媒體稱(chēng)，4680大圓柱電池的能量密度不如2170小圓柱電池。
如此看來(lái)，大圓柱電池離“鋰電之光”還有較遠(yuǎn)距離。
大圓柱電池究竟是什么？
當(dāng)前，新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池按照形狀劃分可分為：方形、軟包、圓柱3類(lèi)。方形為主流形態(tài)，占到市場(chǎng)份額的60%左右。
圓柱電池則可以分為小圓柱和大圓柱兩類(lèi)，前者為直徑21毫米、高度70毫米的“2170圓柱電池”，是成熟產(chǎn)品。而大圓柱電池則是進(jìn)入市場(chǎng)不久，主要發(fā)展方向?yàn)橹睆竭_(dá)46毫米、高度為80毫米的電池，也常被稱(chēng)為“4680圓柱電池”。
在特斯拉看來(lái)，直徑為46mm的圓柱電池是續(xù)航提升和降本的最佳尺寸。直徑變小，整車(chē)需要的電池節(jié)數(shù)就增多，BMS（電池管理系統(tǒng)）的管理難度變大；而直徑變大，電池節(jié)數(shù)減少，但電芯的散熱則成為一個(gè)難點(diǎn)。
而在高度上并沒(méi)有一個(gè)“臨界點(diǎn)”，所以也就有了4680、4695，甚至46120電池了。
續(xù)航能力方面，大圓柱電池的能量密度上限更高，且具有更高的安全性。以江淮瑞風(fēng)RF8為例，其搭載的磷酸鐵鋰電池能量密度為180Wh/kg，而一般的磷酸鐵鋰密度為100-150Wh/kg。相同重量的前提下，大圓柱電池就可以為電動(dòng)汽車(chē)提供較長(zhǎng)的續(xù)航里程和更高的性能表現(xiàn)。
來(lái)源/江淮汽車(chē)官方網(wǎng)站 新能源前瞻截圖
馬斯克推出大圓柱電池的一個(gè)重要原因還在于它的低成本。
對(duì)于馬斯克來(lái)說(shuō)，搭載體積更大的4680電池就能減少電池單體的數(shù)量和焊接配件，從而簡(jiǎn)化電池包結(jié)構(gòu)，降低材料的使用。另外，特斯拉4680電池的正極材料采用了鎳鈷鋁（NCA）材料，價(jià)格相對(duì)低廉，且能夠提供更高的能量密度。
“大圓柱電池的興起與車(chē)企降本增效的市場(chǎng)策略有關(guān)。”有行業(yè)人士向新能源前瞻分析，大圓柱電池因整包層面結(jié)構(gòu)減少等特點(diǎn)，在整體成本上有一定優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具備能量密度高、功率性能好等優(yōu)勢(shì)。
電池廠商爭(zhēng)相布局
因此，眾多電池廠商選擇了跟隨特斯拉的步伐。
2020年9月，特斯拉CEO埃隆·馬斯克宣布，特斯拉將生產(chǎn)4680電池。“對(duì)于4680電池，我們還有許多工作要做。雖然它看起來(lái)只是一個(gè)直徑46毫米、高度80毫米的電池，但它本身卻蘊(yùn)藏著驚人的新技術(shù)。”馬斯克表示。
隨后，松下、LG、億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、寧德時(shí)代、比克電池等企業(yè)，接連宣布了將大圓柱電池納入公司技術(shù)發(fā)展路徑。
2023年9月，億緯鋰能在投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，公司第一條大圓柱產(chǎn)線在2022年年底建成。2023上半年，第100萬(wàn)顆電池完成下線。
來(lái)源/億緯鋰能官方網(wǎng)站 新能源前瞻截圖
2023年5月，億緯鋰能全資子公司與匈牙利土地賣(mài)方簽訂購(gòu)地協(xié)議，購(gòu)買(mǎi)其位于德布勒森西北工業(yè)區(qū)的土地，用于生產(chǎn)圓柱動(dòng)力電池；同年6月首次發(fā)布46系列大圓柱輕型電池包；億緯鋰能甚至表示，46系列動(dòng)力儲(chǔ)能電池已取得未來(lái)5年的客戶(hù)意向性需求，合計(jì)約392GWh；并已規(guī)劃大圓柱電池超100GWh的產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2023-2024年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
松下負(fù)責(zé)電動(dòng)汽車(chē)電池的首席技術(shù)官近日表示，由于松下最早將于2024年推出經(jīng)過(guò)改進(jìn)的新一代2170電池和4680電池，特斯拉可能會(huì)在不久的將來(lái)向市場(chǎng)提供更便宜的電動(dòng)汽車(chē)。
據(jù)新能源前瞻不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)方面，寧德時(shí)代、遠(yuǎn)景動(dòng)力、億緯鋰能、比克電池、國(guó)軒高科、中創(chuàng)新航、蜂巢能源、創(chuàng)明新能源、蔚藍(lán)鋰芯等電池企業(yè)均在4680電池或其他46系圓柱電池領(lǐng)域有所布局。
其中，億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、寧德時(shí)代都是寶馬汽車(chē)大圓柱電池的供應(yīng)商。根據(jù)寶馬集團(tuán)的規(guī)劃，將從2025年起，在“新世代”車(chē)型中使用46mm標(biāo)準(zhǔn)直徑的大圓柱電池。
量產(chǎn)面臨諸多挑戰(zhàn)
毫無(wú)疑問(wèn)，不只是特斯拉和馬斯克，動(dòng)力電池行業(yè)對(duì)于大圓柱電池的前景一致看好。
華泰證券預(yù)計(jì)，2027年全球大圓柱電池裝機(jī)量達(dá)429GWh，對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)規(guī)模為2144.8億元，2023-2027年年均復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)110.7%。東北證券研報(bào)指出，2025年全球46系列大圓柱電池裝機(jī)量有望達(dá)到255GWh，全球市場(chǎng)滲透率可提至20%。
但大圓柱電池從實(shí)驗(yàn)室成功走向量產(chǎn)，并不一帆風(fēng)順。首先推出4680電池的特斯拉就一再“難產(chǎn)”。日本最大的鋰電池公司松下也宣布，該公司4680大圓柱電池的量產(chǎn)時(shí)間將推遲到2024年4-9月，較原定時(shí)間延后一年。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，大圓柱電池量產(chǎn)需要面對(duì)的挑戰(zhàn)，包括極耳焊接工藝、產(chǎn)線、生產(chǎn)節(jié)奏等，其中生產(chǎn)工藝最大的挑戰(zhàn)在于焊接技術(shù)，以及相應(yīng)的設(shè)備供應(yīng)。同時(shí)，圓柱形鋰電池在圓柱體內(nèi)部的正負(fù)極比較苛刻，電芯內(nèi)部散熱困難，因此對(duì)電池壽命有一定影響。
良品率低也是困擾4680大圓柱電池的一個(gè)問(wèn)題。近期數(shù)據(jù)顯示，特斯拉4680電池的良品率已達(dá)到95%。作為對(duì)比，2170小圓柱電池的良品率是99%。
特斯拉4680大圓柱電池量產(chǎn)難也體現(xiàn)在了其最新財(cái)報(bào)后的電話會(huì)議上。馬斯克表示，2024年將成為4680大圓柱電池重要的產(chǎn)能增長(zhǎng)年，公司將在2024年三季度新建四條4680電池產(chǎn)線。
馬斯克還專(zhuān)門(mén)感謝了特斯拉的電池供應(yīng)商寧德時(shí)代和松下等，也表示會(huì)增加其他的供應(yīng)商。
也因?yàn)?680大圓柱電池的“難產(chǎn)”，特斯拉的北美官方網(wǎng)站已經(jīng)下線了裝載4680電池的Model Y AWD基礎(chǔ)款。
來(lái)源/特斯來(lái)中國(guó)官方網(wǎng)站 新能源前瞻截圖
2024年1月28日，新能源前瞻在北京華貿(mào)中心參觀特斯拉賽博越野旅行車(chē)時(shí)，也向特斯拉相關(guān)負(fù)責(zé)人詢(xún)問(wèn)，什么時(shí)候能買(mǎi)到搭載4680大圓柱電池的特斯拉Model Y，被告知“從使用場(chǎng)景上看，4680更適合Cybertruck”。
看來(lái)，國(guó)內(nèi)的消費(fèi)者短期內(nèi)是很難買(mǎi)到搭載特斯拉4680大圓柱電池的汽車(chē)了。
當(dāng)然，隨著電池技術(shù)的不斷更新和成熟，大圓柱電池或許仍會(huì)成為動(dòng)力電池的主流形態(tài)，走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。
“現(xiàn)在電池還處于創(chuàng)新非常活躍、百花齊放的時(shí)候，但相信再過(guò)10年局面應(yīng)該會(huì)比較清晰。”中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高曾公開(kāi)表示，電池技術(shù)的創(chuàng)新周期在30年左右，鋰離子電池的應(yīng)用是在2000年左右，因此預(yù)計(jì)2030年電池技術(shù)會(huì)有全方位的革新。
鋰電池的“最后6年”，你看好大圓柱電池嗎？