
12月18日,特斯拉方面(mian)證實,其位于加州(zhōu)弗裏蒙特超級⛹🏻♀️工(gong)廠👣的4680電池生産線(xian)已實現周産電芯(xin)86.8萬枚,相當于可以(yǐ)支撐每周生産🎯1000多(duō)輛💰新車。
此外,近日(ri),爲了研究創新極(ji)耳設計大圓柱形(xing)電池的特性、性能(néng)和整體潛力,一則(zé)使用真實商業化(huà)的👄全極☔耳大圓柱(zhù)電池驗證數字模(mo)型結論的文章,發(fā)表于老🤩牌能源類(lei)頂級㊙️雜志《Journal of Power Sources》(SCI一區,IF:9.794)。電(dian)池網注意到,研究(jiū)中使用專爲汽車(chē)高性能應用設計(jì)的具有10Ah容量和最(zuì)先進的LiNixMnyCozO2(NMC,x>0.8)陰極和SiOx-C陽(yáng)極的圓柱形電池(chi)來參數化和驗證(zhèng)建模框架,該電池(chí)由制造商深圳市(shi)比克動力電池有(you)限公司直🐆接提供(gòng)。
從結論來看,該研(yán)究開發了一種基(ji)于大圓柱形電池(chi)的空間✨分辨熱-電(dian)-電化學框架,實驗(yàn)應用的電池具有(yǒu)新穎的全極耳設(she)計、最先進的高鎳(niè)陰極和SiOx-C陽極,并在(zai)-20°C至65°C的寬溫度範圍(wéi)内進行了廣泛驗(yàn)證。此外👣,通💋過最佳(jia)的熱管理,本文所(suo)研究的電池實現(xiàn)了不到12分鍾從10%充(chong)電到80%SOC的快速充電(diàn)時間,展示了成熟(shú)的全極耳大圓柱(zhù)電池的巨大潛力(li)。
生産速度提升、技(jì)術持續突破,一時(shi)間,4680大圓柱電池再(zài)次站㊙️上風口。
當(dāng)前,新能源車推廣(guǎng)速度不斷提升,從(cóng)終端需求來看,消(xiao)費者也直面電池(chi)安全、裏程焦慮、充(chōng)電不便等💘諸多痛(tong)點,而大圓柱電池(chí)的高安全性,以及(ji)兼顧高能量和超(chao)級快充等優勢,被(bei)認爲是解決這些(xiē)難題的最佳方案(an)。
伊維經濟研究院(yuàn)研究部總經理、中(zhōng)國電池産業研究(jiu)🔴院🌈院長吳輝在《中(zhōng)國圓柱锂離子電(diàn)池行業發展白皮(pí)書(2022年)》中分析,圓柱(zhu)電池以其産品高(gāo)度标準化和産線(xiàn)🌈高度自動化等特(tè)征,在锂離子電池(chí)産品中具備較高(gāo)的競争力。
從産品(pǐn)型号來看,由18650到21700再(zài)到即将實現量産(chǎn)的4680,圓柱電池逐步(bù)向着更大的尺寸(cun)方向發展。尤其是(shì)以4680爲📐代表的大圓(yuan)柱,預計将在特斯(sī)拉的帶動下在未(wei)來圓柱電🌈池出貨(huo)量中占有較高的(de)比重。
吳輝(huī)指出,目前,在46系列(lie)大圓柱方面,全球(qiu)範圍内僅特🏃♀️斯拉(lā)❌和松下基本實現(xian)車用大圓柱的早(zǎo)期批量化生産;其(qi)次,LG、億緯锂能、三星(xīng)和甯德時代均計(jì)劃在2023年實現量産(chan);其🐪他的企🌈業包括(kuo)比克電池等在大(dà)圓柱領域儲備較(jiao)多,擁🚶♀️有完善的中(zhong)試線産品。
雖然大(dà)圓柱電池陣營頭(tóu)部電池廠衆多,但(dan)産能速度遠未達(dá)✉️預期。
特斯拉自2020年(nian)對外發布46系列,對(duì)比年初産能數據(ju),雖然📱目前😘弗💔裏蒙(meng)特工廠的産能已(yi)提升到年初的約(yuē)20倍,卻🐇仍與目标産(chan)能相差懸殊。
根據(ju)此前的規劃,弗裏(li)蒙特工廠的4680電池(chi)年生産能力将達(dá)到10GWh,大☔概可以滿足(zú)15萬輛電動汽車的(de)需求,但根據特斯(sī)拉最新公布的産(chǎn)能進度推算,該工(gong)廠的年産能隻能(neng)滿足4.8萬輛電動汽(qi)車的需🐕求;得州超(chāo)級工廠的電♊池産(chǎn)能原規劃年内将(jiang)建成60GWh,但實際電池(chí)💚産能未知;德國柏(bai)林的工廠預計建(jiàn)成後達到20GWh,但在2025年(nián)12月,出于獲取補貼(tiē)和生産成本的考(kao)慮,特斯拉着手開(kāi)始将德國的産線(xiàn)遷回美國本土。
吳(wú)輝分析,目前46系列(liè)大圓柱電池的工(gong)藝難點還是在全(quán)極耳技術,有較高(gao)的技術壁壘,尤其(qí)分切、注液、揉平和(hé)激光焊接等環節(jiē)容易産生金屬碎(sui)屑、焊渣、以及出現(xiàn)極耳一緻性差等(deng)問題,從而🌈使得大(da)圓柱電池的良品(pǐn)率還相對較低。另(ling)外,下遊車企驗證(zhèng)46系🥰列大圓柱産品(pin)也需要一定的時(shi)間,除了特斯拉批(pī)量使用之外,奔馳(chí)、寶馬等企業也都(dou)處于驗證階段。下(xia)一步就🛀是企業需(xu)要在工藝層面✏️解(jiě)決46系大圓柱生産(chan)中的問題,提高💰其(qi)良品率,進而真正(zhèng)的降低生産制造(zào)成🌂本促進其在♈下(xià)遊車企中的批量(liang)應用。
除了良品率(lü)及應用端的驗證(zheng),大圓柱電池還需(xū)要🍉加強技術工藝(yì)的改進提升。
值得(dé)注意的是,在技術(shu)創新方面,比克全(quán)極耳大圓柱電池(chí)同時突破了能量(liàng)密度(續航)和快充(chōng)兩大核心性能局(ju)限。一✉️方面,憑借圓(yuán)柱結構,通過搭載(zǎi)高鎳正極、矽負極(ji)、摻矽補锂等先進(jin)技術,能量密度可(kě)大大提升,爲整車(chē)提供800公裏以上的(de)續航裏程。另一方(fāng)面,大圓柱電池能(néng)夠在保障安全和(hé)足夠的續航裏程(cheng)的基礎上,進一步(bù)提升快充性能,其(qí)12分鍾快充性能在(zai)上文🌐介紹的《Journal of Power Sources》文章(zhang)中也得到了驗證(zhèng),助力電動車使用(yòng)體驗媲美燃🌂油車(che)。
此外,對于布局大(da)圓柱電池的企業(ye),吳輝建議,要加強(qiang)工🚩藝的研發,提高(gao)産品的良品率,進(jin)一步降低成本。比(bi)如率先将良品率(lǜ)提升到傳統的18系(xi)和21系的水平必定(dìng)會領先競争對手(shǒu)。
其次,大圓柱的優(you)勢是标準尺寸帶(dài)來的生産效率的(de)提升,電池企業應(yīng)聯合設備企業研(yan)究高速的自🛀動化(huà)生産線,尤其是在(zai)大圓柱領域要盡(jin)量做到每個環節(jie)全自動化生産🌈,讓(ràng)大圓柱電池的制(zhì)造成本🔞優勢明顯(xian)體現出來。
比克(ke)電池與特斯拉的(de)無極耳概念類比(bi),經過多年的探索(suǒ),在2019年左右,形成了(le)獨有的全極耳技(jì)術路線。通過定向(xiàng)洩壓🌈技術,比克全(quán)極耳大圓柱電池(chi)可以做到整車層(céng)面零熱擴散,保證(zhèng)電池包整體的安(ān)全和電池全生命(mìng)周期品質的始終(zhōng)如一。
自2021年初在國(guo)内率先發布全極(ji)耳大圓柱電池至(zhì)今🛀,比克電池在大(dà)圓柱電池技術研(yan)發和市場化推進(jìn)上持續領先,訂㊙️單(dān)和☀️意向客戶持續(xù)增加。
産品方面,比(bi)克大圓柱電池目(mù)前主要有46系、3x系和(hé)26系等系列,電芯高(gāo)度覆蓋70mm到160mm。比克46系(xì)電芯去年開始陸(lu)續有樣品批量交(jiāo)付,性能表現符合(he)預期,依據8-15分鍾🌍的(de)不同快充能力,目(mu)前電芯能量密度(dù)在280Wh/kg至330Wh/kg之間。比克26系(xi)則以26105鋁殼電芯爲(wei)主,目前♊處于B樣階(jie)段,應用于整車可(kě)達700公裏以上續航(háng),快充12分鍾以内可(kě)達500公裏續航,預計(jì)将于2024年量産,屆時(shi)能🎯量密度将高達(dá)290Wh/kg。3x系則處于二者之(zhī)間,是比克爲了進(jìn)一步綜合優化性(xìng)能、成本、系統設計(ji)等因素在開發的(de)新平台。
除了産品(pǐn)和市場的規劃,比(bi)克電池在産能擴(kuò)充上也🛀🏻将迎來實(shí)質進展,未來幾年(nián),公司計劃分兩個(ge)階段在海内外擴(kuò)充80GWh的電池産能。同(tong)時,公司也将持續(xù)向碳中和目标邁(mai)進,打造零碳工廠(chǎng),滿足碳排放和碳(tàn)足迹的📞需求,以行(hang)業領先水平爲目(mù)标,持續減少碳排(pái)放,積極🏃♂️探索電池(chí)全生命周期碳🚶♀️中(zhōng)和路徑。
作爲國内(nei)率先量産高鎳正(zheng)極+矽負極材料體(tǐ)系的锂電企業,比(bi)克電池在化工原(yuán)料、精密結構件和(hé)生産設備上有長(zhang)期持續的技術布(bu)局。多年來,公司與(yu)容百科技、當升科(kē)技等衆多國内供(gòng)應鏈頭部企業攜(xié)手成長,建立了長(zhǎng)期穩定的合作意(yì)向和彼此信任的(de)合作關系。除此之(zhi)外,公司還通過與(yu)合作夥伴們長期(qi)共同研發前沿技(jì)術和新型材料,在(zai)産業鏈當中形成(chéng)⛱️了一定的技術牽(qiān)引力。
與此同時,比(bǐ)克電池産業鏈布(bù)局也注重“軟實力(li)”,在基🎯于數字🏃♀️化工(gong)廠解決方案、人工(gōng)智能生産制造和(he)管理方案🈲,持續提(tí)升智能🔱制造實力(lì),同時布局零碳工(gong)廠方案,未來大圓(yuán)柱生産基🈲地也将(jiang)🌂采用100%綠電,力🌏求在(zai)智能制造和綠色(se)生産上更進一步(bu)。
吳輝指出,大圓柱(zhu)電池解決了小圓(yuán)柱單體容量小,成(chéng)組效率低的問題(tí),未來不光是在電(dian)動汽車,包括在家(jiā)庭儲能、小動力等(děng)領域也會大量的(de)應用。随着布局大(da)圓柱電池企業越(yue)來越多,未來市場(chǎng)前景可期。
“2030年,全球(qiú)新能源汽車用動(dòng)力電池預計将達(dá)到4500GWh”,吳輝預計,随着(zhe)大🍓圓柱制造工藝(yì)的逐步成熟,其标(biāo)準的尺寸😘使得其(qí)生産線将高度自(zì)動化,加上其較高(gāo)的能量密度使得(de)其成本優勢相比(bi)方形和軟包将非(fei)常明顯,按🌂照2030年全(quán)球車用動力電池(chí)中25%的📧比例使用大(dà)圓柱,其市場需求(qiú)量将💞達到1125GWh,以4680大概(gài)26Ah估算,将超過🌈100億隻(zhi)。如果疊加在儲能(neng)和小動力中的需(xu)求量,将遠超這一(yi)數據。
在技術創新(xīn)“硬實力”和産業鏈(lian)布局“軟實力”雙重(zhong)助✌️力🔞下,比💜克電池(chi)有望乘大圓柱行(háng)業發展東風,加速(sù)駛上發展快車🈲道(dao)。
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