【世界熱聞】動(dòng)力電池平衡術(shù) 風(fēng)口上的大圓柱電池是最優(yōu)選擇？
發(fā)布時(shí)間：2023-04-11 20:38:57 文章來源：網(wǎng)易汽車
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網(wǎng)易汽車4月11日?qǐng)?bào)道新能源車加速替代燃油車已是行業(yè)共識(shí)，客觀的說，目前新能源汽車仍然存在諸多短板，消費(fèi)者對(duì)電池安全、里程焦慮、充電不便和保值率低等問題都有焦慮。在此背景下，眾多車企紛紛將目光對(duì)準(zhǔn)大圓柱電池。

2020年，馬斯克在特斯拉電池日上發(fā)布了4680電池，并安利了一波數(shù)據(jù)，相比2170能量提升5倍，續(xù)航提升16%，也將大圓柱電池推向了風(fēng)口。


(資料圖片)

在制造和良品率上來后，特斯拉開始加大投入，年初宣布投資36億美元在內(nèi)華達(dá)建設(shè)100GW的4680生產(chǎn)線。

除了特斯拉外，近幾年包括寶馬、通用、戴姆勒、蔚來等10余家車企也相繼宣布將應(yīng)用大圓柱方案。

其中，寶馬給出的規(guī)劃信息相對(duì)較多，寶馬將在2025年起，在“新世代”車型中使用46mm標(biāo)準(zhǔn)直徑的大圓柱電池，其大圓柱電池有兩種型號(hào)，高度分別為95mm和120mm。

車企的需求自然也會(huì)傳遞到電池廠商，目前寧德時(shí)代、比克電池，國軒高科、蜂巢能源、億緯鋰能、遠(yuǎn)景（參數(shù)丨圖片）動(dòng)力、松下、三星SDI、LG新能源都已明確已規(guī)劃大圓柱產(chǎn)品，或重點(diǎn)布局。

在剛剛結(jié)束的中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇（2023）上，億緯鋰能董事長劉金成認(rèn)為，大圓柱電池是CTC的最好方案，億緯鋰能的4695大圓柱電池將于今年量產(chǎn)交付。

比克電池副總裁樊文光認(rèn)為，大圓柱電池各方面性能是最均衡的，是補(bǔ)齊新能源汽車短板的有力武器，比克首代大圓柱產(chǎn)品，將在2024年量產(chǎn)，能量密度達(dá)到280Wh/kg以上，同時(shí)支持4C快充。

此外，中創(chuàng)新航也發(fā)布了頂流圓柱電池。采用頂流結(jié)構(gòu)與“極質(zhì)”電解液技術(shù)，內(nèi)阻較全極耳結(jié)構(gòu)下降50%，能量密度可達(dá)300Wh/kg，能實(shí)現(xiàn)6C快充。

密集的信息背后，大圓柱終于站在了爆發(fā)前夜。

大圓柱電池或是電動(dòng)車最佳選擇

大圓柱興起的原因是，電動(dòng)車要徹底替代燃油車，就需要在各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)上超越，或者至少與燃油車持平，特別是在規(guī)?；慕?jīng)濟(jì)成本和環(huán)保壓力上。樊文光認(rèn)為，大圓柱電池就是目前為數(shù)不多能把這個(gè)邏輯跑通的方案。

首先是大圓柱的安全優(yōu)勢(shì)，全極耳設(shè)計(jì)有利于電池更高的散熱，電流傳導(dǎo)面積的增大也利于阻抗的減小，因此大電流充放電的溫升更小。

樊文光表示，圓柱形是最好的壓力容器，鋰電池的內(nèi)部因?yàn)闃O片的膨脹和逐漸產(chǎn)氣，是一個(gè)高壓力的內(nèi)部環(huán)境，能量密度越高問題更凸顯。隨著化學(xué)體系能量密度的逐漸提升，電芯的形態(tài)就會(huì)逐步的像圓柱形靠攏。而大圓柱電池則是在技術(shù)進(jìn)步的背景下，對(duì)安全、成本、性能再平衡的產(chǎn)物。

針對(duì)用戶關(guān)注的續(xù)航痛點(diǎn)，大圓柱電池可以適應(yīng)目前所有的化學(xué)體系，包括能量密度最高的半固態(tài)和全固態(tài)體系。

由于大圓柱電池的全極耳技術(shù)可以帶來更低的內(nèi)阻，使得歐姆熱和散熱所需的能耗大大降低，相同裝機(jī)電量下可以提供更長的續(xù)航。

針對(duì)低溫續(xù)航衰減，樊文光透露，大圓柱普遍使用的三元體系，不存在LFP電池的低溫問題，再加上低阻抗結(jié)構(gòu)以及比克原創(chuàng)的低溫電解液技術(shù)，可以使電池在低溫下依然能提供和常溫相比不打折的續(xù)航。

很多人認(rèn)為大圓柱電池成本會(huì)比較高，對(duì)于樊文光則認(rèn)為，主要是因?yàn)槭褂昧烁咝阅苤鞑?，但這些主材不只是面向大圓柱的，而是整個(gè)行業(yè)都會(huì)遲早使用的，只不過大圓柱電池先行使用了，此外大圓柱還沒達(dá)到規(guī)模化效應(yīng)，結(jié)構(gòu)件也會(huì)相對(duì)貴一些。

"除了以上兩點(diǎn)外，剩下的全部都是成本上的優(yōu)勢(shì)，比如高效率、高良品率，高一致性帶來的最低的加工成本，以及規(guī)?；瘶?biāo)準(zhǔn)化使得在車企端，可以通過平臺(tái)重用及平臺(tái)升級(jí)迭代，都會(huì)帶來巨大的成本節(jié)省。”

實(shí)際上，大圓柱也更適合CTC（電芯到底盤）和一體化壓鑄技術(shù)。對(duì)比方殼電池，大圓柱電池的布局更靈活，規(guī)?；瘧?yīng)用后生產(chǎn)和回收成本也會(huì)進(jìn)一步降低。

去年，寧德時(shí)代推出了CTP3.0的麒麟電池，體積利用率突破72%，配用三元電芯能量密度可達(dá)255Wh/kg，相同的化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，麒麟電池包的電量，相比4680大圓柱型電池系統(tǒng)可以提升13%。

針對(duì)兩者的對(duì)比，樊文光表示，大圓柱電池是一個(gè)行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)新風(fēng)向，不局限于某一家企業(yè)，而是很多車廠和電池廠一起劃下的一個(gè)賽道，大圓柱的可替代性和后續(xù)迭代的范圍要大很多，未來可能性也會(huì)更多一些。

關(guān)于大圓柱電池的市占率預(yù)期，同去年判斷一致，樊文光再次表示，2025年大圓柱電池在電動(dòng)車領(lǐng)域會(huì)占據(jù)30%的市場份額。

比克首代大圓柱明年量產(chǎn)

今年1月，比克電池就曾宣布其全新大圓柱電池生產(chǎn)基地正式落戶常州，項(xiàng)目計(jì)劃總投資130億元，規(guī)劃建設(shè)30GWh大圓柱電池產(chǎn)線及國際化研發(fā)中心，實(shí)現(xiàn)100%的綠色能源使用。

這次樊文光向我們透露了更多信息，大圓柱電池的頂尖生產(chǎn)效率可以達(dá)到一分鐘能下線300顆，良品率也達(dá)到了90%以上與之相比，而業(yè)內(nèi)總體水平為一分鐘能下線120顆。

對(duì)比下，行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，方形鋁殼一般僅為10-20ppm左右。

對(duì)于4680大圓柱電池的量產(chǎn)計(jì)劃，樊文光透露比克首代大圓柱產(chǎn)品，將在2024年開始量產(chǎn)，能量密度達(dá)到280Wh/kg以上，同時(shí)支持4C快充，未來可以達(dá)300Wh/kg以上。此外，還會(huì)在3年內(nèi)，推出能量密度超過330Wh/kg的準(zhǔn)固態(tài)產(chǎn)品。

“為了滿足經(jīng)濟(jì)型市場的需求，我們也會(huì)同步的推出相同平臺(tái)的低成本系列，結(jié)合圓柱電池兼容性好的優(yōu)勢(shì)，能提供性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)磷酸鐵鋰，但價(jià)格又相仿的產(chǎn)品。”

車市價(jià)格戰(zhàn)對(duì)大圓柱影響不大

年初特斯拉大幅降價(jià)和3月初湖北車市限時(shí)補(bǔ)貼打響第一槍后，燃油車和新能源車目前都處在價(jià)格戰(zhàn)階段，這一輪車市的價(jià)格戰(zhàn)會(huì)傳遞給電池企業(yè)嗎？

樊文光認(rèn)為，大圓柱電池仍處在市場發(fā)育的早期，無論是車廠還是電池廠都還沒有進(jìn)入完全量產(chǎn)階段，目前沒有達(dá)到充分競爭的狀態(tài)，而大圓柱通常伴隨高鎳路線，相比磷酸鐵鋰定位更高端。技術(shù)驅(qū)動(dòng)才是產(chǎn)品的立足之本，優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和產(chǎn)能，本身的內(nèi)涵就是供不應(yīng)求，企業(yè)可以通過品質(zhì)管控和供應(yīng)鏈上的長線管理，來應(yīng)對(duì)短期市場的波動(dòng)，只要不去盲目的擴(kuò)張低端產(chǎn)能，就不會(huì)卷入價(jià)格戰(zhàn)的漩渦。

“在市場競爭中我們始終把視線放遠(yuǎn)，戰(zhàn)線拉長，價(jià)格戰(zhàn)不會(huì)長期影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展。無論是產(chǎn)業(yè)鏈還是消費(fèi)者，最終都會(huì)回歸到理性。” 樊文光如是說。

電池界的精益制造

大圓柱電池雖然優(yōu)勢(shì)很多，但目前仍面臨制造端的挑戰(zhàn)，

由于大圓柱電池采用全極耳設(shè)計(jì)，其切割、焊接等工藝環(huán)節(jié)工藝復(fù)雜度較高，對(duì)設(shè)備精度要求更高。

比如焊接環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)圓柱電池只需要進(jìn)行兩個(gè)極耳的點(diǎn)焊，而大圓柱電池存在多個(gè)極耳，焊點(diǎn)數(shù)大幅增加，并且還需要使用連續(xù)的激光焊接。

這不最近也有傳言，特斯拉向供應(yīng)商求助改進(jìn)設(shè)備工藝。

樊文光表示，焊接工藝，聽起來好像是一個(gè)很傳統(tǒng)的工藝，但無論是激光焊接還是超聲焊接，都是最近5年才被廣泛的使用，穩(wěn)定性高的激光焊接和超聲焊接設(shè)備供應(yīng)商目前還很少。

“比如，一條線300ppm，就意味著焊接工序一分鐘至少要重復(fù)300次，一天按20個(gè)小時(shí)來算，這種長年累月的高頻使用，對(duì)設(shè)備和耗材的穩(wěn)定性都有更高的要求?！?/p>

不可否認(rèn)，隨著越來越多的車企和電池企業(yè)入局大圓柱電池，這條賽道一定會(huì)涌現(xiàn)出更多的商業(yè)機(jī)會(huì)，但也恰恰需要上下游協(xié)同，才能進(jìn)一步降本增效，為大圓柱電池吹來更多春風(fēng)。

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