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特斯拉4680大圆柱电池
有道师兄
2021-11-09 10:46:10

4680路线优势

大圆柱的优势体现在安全性高+成本低,预计未来将替代部分三元软包和三元方形的份额。

1、安全性:“圆柱”的优势——是最有可能解决热失控的方案电池组内的热失控蔓延是安全问题的主要关注点。

目前动力电池采用量较多的小容量电池进行串并联成组,以满足高能量的要求。因此汽车动力电池系统的安全问题就不再仅仅是电池单体,而是电池成组安全问题。

近年发生的动力电池事故,均是由于电池组中的某一个电池单体热失控后产生大量热,导致周围电池单体受热,进而产生热失控蔓延。

2、成本低:“圆柱”的优势——降低单体成本,“大”的优势——降低BMS难度

1)生产效率高→单体成本低

圆柱:是最早商业化的锂电池,生产最为成熟,体现在装配效率高于方形和软包,例如亿纬新线1865/2170基本是200PPM(200个电池/min),国产线在150PPM以上;34大圆柱,例如宁德给两轮车做的,约100PPM。4680现在的量产效率未知,但圆柱的特性(同心圆卷绕)决定了其生产速度,即使大圆柱低于小圆柱,但也会比方形和软包的叠片快很多。

方形和软包:200Ah以内的方形10-12PPM、200Ah以上的大方形10PPM以内。软包的生产效率则更低一些。

以单车80KWh为例,2170圆柱需要4400个左右,单体容量250Ah方形需要300个左右,因此完成整车圆柱电池的生产大约需要20min,而方形则需要30min(按上限10PPM测算)。且圆柱的产线爬坡速度也要快于方形,例如圆柱生产设备3个月可以调试成功,方形则需要4-5个月。

2)圆柱变大→降低BMS难度

以上讲了2点圆柱的最大优势安全性高+单体成本低,但大规模使用1865/2170的主流车企仅有特斯拉一家。

主要由于圆柱电池单体容量较小,要达到一定的动力性能,电池的总量必然巨大,例如18650需要7000+个、2170需要4000+个,对电池系统的连接和热管理技术提出极高要求。

因此,圆柱电池路线让不少车企望而却步。但4680时代,需要的电池单体数量下降为960个,更少的单体数量意味着PACK时空间利用率提高,且需要的BMS大大简化(此处基于大圆柱散热问题被无极耳技术解决)。

3)成本展望

预计大圆柱在24-25年达到成熟,届时大圆柱单wh成本在0.45-0.5元,三元方形在0.5-0.55元,三元软包在0.55元,LFP方形在0.3-0.4元,而目前单wh三元方形的成本在0.6元+,LFP方形成本在0.5元+。

电池厂进展

目前进展最快的是特斯拉自产电芯,预计明年实现量产;其次为松下,同样是明年实现生产;亿纬锂能(除特斯拉外,大圆柱产能规划最大的电池厂)、LG化学预计在23年之后开始放量。

特斯拉:自产4680电芯目前在弗雷蒙德工厂试生产,且测试顺利。量产基地在德州,计划在22年底产能达100GWh(特斯拉口径偏乐观)。目前特斯拉4680电池的试点产线良率已由去年的20%提升至70%-80%(批量生产良率要在90%以上)。

亿纬锂能:与StoreDot(以色列一家专注于快充的初创公司,对硅负极有独到理解)联合开发,布局的是4680和4695两个大圆柱电池,目前成品已出。目前已经公告的产能为20GWh,预计22H1开始建设,23年达产;预计24年产能将达到40GWH(新闻口径)。

宁德时代:4680规划8条线,共12GWh。

松下:21年1月消息:计划在大阪工厂投资一条试验线,预计 2022 年开始投产。21年9月消息:4680型电池的研发目前正在进行中,松下暗示将在这方面加大投入。21年10月消息:计划22年3月在日本开始试生产4680电池。

LG化学:21年3月消息:LG化学的4680电芯试生产线已经开始建设,组装和电镀设备已经安装完毕,目标是在松下大规模生产电池之前完成试产。计划最早在 2023 年实现量产。

4680受益:

电池公司:

300750宁德时代:规划12GWh

300014亿纬锂能:已公告20GWh,22H1开始建设,4680进展走在前列

材料公司:

603799华友钴业:高镍

300919中伟股份:锂电池正极材料前驱体,硫酸镍。供货宁德时代,特斯拉。

688779长远锂科:正极材料,供货宁德时代,亿纬锂能。

300073当升科技:参设合资公司负责在芬兰建设高镍动力锂电正极材料生产基地。

688005容百科技:年产10万吨高镍正极材料

硅基负极:

000009中国宝安:贝特瑞,硅基负极。

碳纳米管:

688116天奈科技:碳纳米管,供货宁德时代,亿纬锂能。

LiFSI:

002709天赐材料:国内唯一一家LiFSI 生产厂家

结构件:

002850科达利:结构件,供货宁德时代,亿纬锂能。

 

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