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  • 4680大圓柱電池與方形電池 誰將是主流?

    來,新能源汽車產銷增長一浪高過一浪,而動力電池技術創新也不斷加速。“4680圓柱電池將成為今后動力電池的主流,品質優、安全高是其強項。”3月28日,松下電器集團代表董事、總裁楠見雄規在2022中國電動汽車百人會論壇上如是說。同一場合,寧德時代首席科學家吳凱表示,寧德時代推出的第三代CTP(無模組)技術,內部稱其為“麒麟電池”,電量比4680系統還要高13%。兩者的發言,火藥味十足。

    自2020年9月特斯拉在“電池日”首次發布4680電池后,動力電池龍頭企業就開始爭相布局大圓柱電池,從松下、LG新能源到比克、億緯鋰能等動力電池企業都殺入這一賽道。這給一直身處主流地位的方形電池帶來了威脅。那么,大圓柱電池是市場新機遇嗎?大圓柱電池與方形電池誰將是主流?電池技術路線之爭的意義又何在?

    圓柱電池機遇來臨?

    在4680大圓柱電池現身之前,方形和軟包動力電池一直是主流,只有特斯拉大量使用了松下生產的18650圓柱電池。而4680電池在特斯拉首席執行官馬斯克眼中是“巨大突破”,他認為這有望使特斯拉生產售價2.5萬美元(約合人民16萬元)的價電動汽車成為可能。今年3月,松下計劃在美國投資建設動力電池工廠,就被看作是為特斯拉配套提供4680電池。

    如今,4680大圓柱電池在一些動力電池企業中格外受寵。“極致標準、極致可靠、極致制造和極致體系。”億緯鋰能股份有限公司董事長劉金成罕見地用了4個“極致”來表達對4680電池的高度認可。劉金成表示,大圓柱電池可能是動力電池終極技術方向,其體現出“絕對安全與成本優勢”。

    所謂4680大圓柱電池,尺寸為直徑46毫米,高度80毫米,與特斯拉之前使用的直徑18毫米、高度65毫米的18650圓柱電池相比,體積更大,優點也更多。正因如此,受到越來越多動力電池企業的青睞。

    “大圓柱電池是未來5~10年內中高端電動汽車配置的最優解。”比克動力電池副總裁樊文光在接受《中國汽車報》記者采訪時表示,目前4680電池正處在從設計驗證到工程驗證的推進階段。到2025年大圓柱電芯市占率將超過30%,達到約480GWh,超過2021年全球動力電池總需求量。他告訴記者,目前,比克的圓柱鋁殼電芯已處于B樣(接量產的試產樣品)階段。

    對于4680大圓柱電池,特斯拉仍然處于領跑位置。今年2月19日,特斯拉宣布美國弗里蒙特工廠已于1月生產了100萬枚4680電池,將在第一季度率先用于Model Y車型上。按照每輛車配備1000枚估算,這些電池可用于1000輛Model Y新車。此外,松下和LG新能源均計劃在2023年量產4680電池,松下位于日本和歌山縣的工廠正在引進2條生產線,LG新能源也開始建設一條試點生產線。

    “從國內外動力電池企業的布局看,大圓柱電池的市場機遇期帷幕已經拉開,產能有望持續擴大。”山東省電池工業協會顧問謝瑜忠認為,這與全球電動汽車銷量快速增長、用戶持續增加、消費者對破解動力電池種種焦慮的現實需求是分不開的,而且這也是大圓柱電池逐漸“受寵”、為業界看好的內在驅動力。

    哪種技術路線是主流?

    當前的動力電池市場上,雖然4680圓柱電池逐漸受寵,但仍然是方形電池的天下。那么,未來究竟誰能在競爭中奪得主流地位呢?

    “大圓柱電池在安全方面優點突出。”北京大學新能源材料與技術實驗室主任其魯向《中國汽車報》記者表示,與普通方形電池相比,大圓柱電池單體容量低,單個電池熱失控釋放的能量較小,不易引起熱失控蔓延。同時,因為電池采用圓柱結構設計,相鄰電池受熱比只有1/6;而方形電池是面對面相貼,相鄰電池受熱比達到1/2。因此,大圓柱電池獨特的圓柱弧形表面能夠限制熱傳遞。此外,圓柱電池的無極耳電池技術通過正負極集流體與蓋板或殼體直接連接,成倍增大電流傳導面積、縮短電流傳導距離,從而大幅降低電池內阻,減少了發熱量,還可以延長電池壽命。同時,其能量密度也在不斷提升,2024年實現量產時能量密度將高達285Wh/kg左右,不亞于三元鋰電池。而且,大圓柱電池續駛里程可達700公里以上,而目前大多數普通方形電池靠增加電池數量的方法只能做到600公里,但已經很難再提升了。

    作為新一代方形電池技術的代表,“麒麟電池”也有自己的獨特優勢。吳凱指出,通過分析3年乘用車的續駛里程數據獲悉,消費者對長里程的追求仍是趨勢,同時還要兼顧經濟。因此,寧德時代的高效成組技術既能解決里程焦慮,不同化學體系的搭配又能兼顧經濟需求。新推出的麒麟電池在相同的化學體系、同等電池包尺寸下,電池包的電量相比4680系統可以提升13%。而且,麒麟電池通過應用無熱擴散技術,構建多級安全防護體系,實現了電池系統不熱擴散的目的。

    “實事求是地說,上述新技術肯定都有其優點,但目前‘麒麟電池’尚未發布,沒有詳細參數和試驗依據,不好評價。”華東汽車新材料技術研究院研究員林澍文表示,客觀來看,隨著4680電池直徑和高度的增加,可以使電池組中所需單個電池數量減少,如一代18650圓柱電池需要7200余枚電芯,二代2170圓柱電池需要4400余枚電芯,4680電池約需要950余枚電芯,這也就不斷降低了電池管理系統的難度。

    在樊文光看來,大圓柱電池無論在快充、換電模式和回收再利用環節都有突出優勢。在快充模式上,快充12分鐘可以行駛500公里。在換電領域,目前存在靈活不足、建設成本過高、行業標準不統一等問題,而圓柱電池因為單體小,形狀規則,非常適合換電模式。同時,大圓柱電池有統一尺寸,不像方形電池規格不一,形狀各異,對于回收、運輸及梯次利用都更為有利。

    “在未來一段時間內,大圓柱電池有可能與方形電池共存。”林澍文表示,在目前技術條件下,兩種電池都有各自適用的場景,有望共同成為主流,正如目前三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池共存一樣。“為用戶減少焦慮的多種技術探索都是有價值的。”林澍文說。

    路線競爭意義何在?

    伴隨著電動汽車產銷量的增長,市場對動力電池的需求也在水漲船高,相關動力電池企業正在不斷推出動力電池新技術、新產品,多種技術路線的競爭正在升溫。

    一年多來,動力電池原材料價格瘋狂上漲,已經成為行業的重要制約因素。在這樣的情況下,動力電池企業如何發揮技術創新優勢,降本增效,備受整個產業鏈關注。“比克新一代的大圓柱電池,瞄準的是中高端汽車電池市場。”樊文光表示,新技術不僅可以提升能,還能降低成本,在原材料漲價背景下意義格外突出。

    “通過技術創新減少價格高、供應緊張的原材料使用,降低電池生產成本更為實用,大圓柱電池在這方面有優勢,這也是高度重視控制生產成本的特斯拉之所以率先盯上大圓柱電池的原因之一。”其魯表示,在上游原材料短缺且價格高企的背景下,動力電池技術創新、多種技術路線探索與競爭,都對整個動力電池行業乃至新能源汽車行業發展有現實意義。

    “目前,動力電池技術可謂是百花齊放。”招商證券分析師馬宏圖表示,除了全固態電池還需要若干年的努力才能實現商業化量產之外,從材料上看,高鎳電池、無鈷電池、無鎳無鈷電池、果凍電池等已經相繼開始研發或發布;從外形上看,比亞迪的刀片電池已經量產,大圓柱電池、“麒麟電池”或許很快也將量產應用。多種技術路線的競爭,既可以相互激勵,加速創新發展,也有利于實現市場層面的洗牌和淘汰,從而使真正優秀的產品脫穎而出。

    “既可以在提高能的基礎上減少礦產資源消耗并降低生產成本,又能解決里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、冬季掉電焦慮、低殘值焦慮等問題的動力電池,才是理想的、可大規模推廣的商業化產品。”林澍文表示,因此,動力電池新一輪技術競賽中誰能成為贏家,答案就在其中。

    關鍵詞: 圓柱電池 方形電池 新能源汽車 麒麟電池

    來源:中國汽車報網
    編輯:GY653

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