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动力电池平衡术 风口上的大圆柱电池是最优选择?

文章来源:网易汽车  发布时间: 2023-04-11 20:52:44  责任编辑:cfenews.com
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版权声明:本文版权为网易汽车所有,转载请注明出处。

网易汽车4月11日报道新能源车加速替代燃油车已是行业共识,客观的说,目前新能源汽车仍然存在诸多短板,消费者对电池安全、里程焦虑、充电不便和保值率低等问题都有焦虑。在此背景下,众多车企纷纷将目光对准大圆柱电池。

2020年,马斯克在特斯拉电池日上发布了4680电池,并安利了一波数据,相比2170能量提升5倍,续航提升16%,也将大圆柱电池推向了风口。


【资料图】

在制造和良品率上来后,特斯拉开始加大投入,年初宣布投资36亿美元在内华达建设100GW的4680生产线。

除了特斯拉外,近几年包括宝马、通用、戴姆勒、蔚来等10余家车企也相继宣布将应用大圆柱方案。

其中,宝马给出的规划信息相对较多,宝马将在2025年起,在“新世代”车型中使用46mm标准直径的大圆柱电池,其大圆柱电池有两种型号,高度分别为95mm和120mm。

车企的需求自然也会传递到电池厂商,目前宁德时代、比克电池,国轩高科、蜂巢能源、亿纬锂能、远景(参数丨图片)动力、松下、三星SDI、LG新能源都已明确已规划大圆柱产品,或重点布局。

在刚刚结束的中国电动汽车百人会论坛(2023)上,亿纬锂能董事长刘金成认为,大圆柱电池是CTC的最好方案,亿纬锂能的4695大圆柱电池将于今年量产交付。

比克电池副总裁樊文光认为,大圆柱电池各方面性能是最均衡的,是补齐新能源汽车短板的有力武器,比克首代大圆柱产品,将在2024年量产,能量密度达到280Wh/kg以上,同时支持4C快充。

此外,中创新航也发布了顶流圆柱电池。采用顶流结构与“极质”电解液技术,内阻较全极耳结构下降50%,能量密度可达300Wh/kg,能实现6C快充。

密集的信息背后,大圆柱终于站在了爆发前夜。

大圆柱电池或是电动车最佳选择

大圆柱兴起的原因是,电动车要彻底替代燃油车,就需要在各项关键指标上超越,或者至少与燃油车持平,特别是在规模化的经济成本和环保压力上。樊文光认为,大圆柱电池就是目前为数不多能把这个逻辑跑通的方案。

首先是大圆柱的安全优势,全极耳设计有利于电池更高的散热,电流传导面积的增大也利于阻抗的减小,因此大电流充放电的温升更小。

樊文光表示,圆柱形是最好的压力容器,锂电池的内部因为极片的膨胀和逐渐产气,是一个高压力的内部环境,能量密度越高问题更凸显。随着化学体系能量密度的逐渐提升,电芯的形态就会逐步的像圆柱形靠拢。而大圆柱电池则是在技术进步的背景下,对安全、成本、性能再平衡的产物。

针对用户关注的续航痛点,大圆柱电池可以适应目前所有的化学体系,包括能量密度最高的半固态和全固态体系。

由于大圆柱电池的全极耳技术可以带来更低的内阻,使得欧姆热和散热所需的能耗大大降低,相同装机电量下可以提供更长的续航。

针对低温续航衰减,樊文光透露,大圆柱普遍使用的三元体系,不存在LFP电池的低温问题,再加上低阻抗结构以及比克原创的低温电解液技术,可以使电池在低温下依然能提供和常温相比不打折的续航。

很多人认为大圆柱电池成本会比较高,对于樊文光则认为,主要是因为使用了高性能主材,但这些主材不只是面向大圆柱的,而是整个行业都会迟早使用的,只不过大圆柱电池先行使用了,此外大圆柱还没达到规模化效应,结构件也会相对贵一些。

"除了以上两点外,剩下的全部都是成本上的优势,比如高效率、高良品率,高一致性带来的最低的加工成本,以及规模化标准化使得在车企端,可以通过平台重用及平台升级迭代,都会带来巨大的成本节省。”

实际上,大圆柱也更适合CTC(电芯到底盘)和一体化压铸技术。对比方壳电池,大圆柱电池的布局更灵活,规模化应用后生产和回收成本也会进一步降低。

去年,宁德时代推出了CTP3.0的麒麟电池,体积利用率突破72%,配用三元电芯能量密度可达255Wh/kg,相同的化学体系、同等电池包尺寸下,麒麟电池包的电量,相比4680大圆柱型电池系统可以提升13%。

针对两者的对比,樊文光表示,大圆柱电池是一个行业的新标准新风向,不局限于某一家企业,而是很多车厂和电池厂一起划下的一个赛道,大圆柱的可替代性和后续迭代的范围要大很多,未来可能性也会更多一些。

关于大圆柱电池的市占率预期,同去年判断一致,樊文光再次表示,2025年大圆柱电池在电动车领域会占据30%的市场份额。

比克首代大圆柱明年量产

今年1月,比克电池就曾宣布其全新大圆柱电池生产基地正式落户常州,项目计划总投资130亿元,规划建设30GWh大圆柱电池产线及国际化研发中心,实现100%的绿色能源使用。

这次樊文光向我们透露了更多信息,大圆柱电池的顶尖生产效率可以达到一分钟能下线300颗,良品率也达到了90%以上与之相比,而业内总体水平为一分钟能下线120颗。

对比下,行业数据显示,方形铝壳一般仅为10-20ppm左右。

对于4680大圆柱电池的量产计划,樊文光透露比克首代大圆柱产品,将在2024年开始量产,能量密度达到280Wh/kg以上,同时支持4C快充,未来可以达300Wh/kg以上。此外,还会在3年内,推出能量密度超过330Wh/kg的准固态产品。

“为了满足经济型市场的需求,我们也会同步的推出相同平台的低成本系列,结合圆柱电池兼容性好的优势,能提供性能远超传统磷酸铁锂,但价格又相仿的产品。”

车市价格战对大圆柱影响不大

年初特斯拉大幅降价和3月初湖北车市限时补贴打响第一枪后,燃油车和新能源车目前都处在价格战阶段,这一轮车市的价格战会传递给电池企业吗?

樊文光认为,大圆柱电池仍处在市场发育的早期,无论是车厂还是电池厂都还没有进入完全量产阶段,目前没有达到充分竞争的状态,而大圆柱通常伴随高镍路线,相比磷酸铁锂定位更高端。技术驱动才是产品的立足之本,优质的产品和产能,本身的内涵就是供不应求,企业可以通过品质管控和供应链上的长线管理,来应对短期市场的波动,只要不去盲目的扩张低端产能,就不会卷入价格战的漩涡。

“在市场竞争中我们始终把视线放远,战线拉长,价格战不会长期影响产业发展。无论是产业链还是消费者,最终都会回归到理性。” 樊文光如是说。

电池界的精益制造

大圆柱电池虽然优势很多,但目前仍面临制造端的挑战,

由于大圆柱电池采用全极耳设计,其切割、焊接等工艺环节工艺复杂度较高,对设备精度要求更高。

比如焊接环节,传统圆柱电池只需要进行两个极耳的点焊,而大圆柱电池存在多个极耳,焊点数大幅增加,并且还需要使用连续的激光焊接。

这不最近也有传言,特斯拉向供应商求助改进设备工艺。

樊文光表示,焊接工艺,听起来好像是一个很传统的工艺,但无论是激光焊接还是超声焊接,都是最近5年才被广泛的使用,稳定性高的激光焊接和超声焊接设备供应商目前还很少。

“比如,一条线300ppm,就意味着焊接工序一分钟至少要重复300次,一天按20个小时来算,这种长年累月的高频使用,对设备和耗材的稳定性都有更高的要求。”

不可否认,随着越来越多的车企和电池企业入局大圆柱电池,这条赛道一定会涌现出更多的商业机会,但也恰恰需要上下游协同,才能进一步降本增效,为大圆柱电池吹来更多春风。

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