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随着特斯拉4680电池爬产的持续进行,46系大圆柱电池或将迎来一波产业化装机热潮,并将带动双干法(或称“全干法”,指正、负极干法)电极技术加速渗透。
在动力电池领域,过去一直以方型、软包、小圆柱为主流封装形式,自2020年特斯拉提出4680电池以来,业界开始对46系大圆柱电池寄予厚望。不过,由于大圆柱电池工艺难度大,量产较为困难,随后的几年中,4680电池鲜有规模化量产装车的消息披露。近日,有消息称,特斯拉电池团队最新的任务是年底量产全干法的4680大圆柱电池,“现在已经有电芯在装车准备做测试了,先在美国量产,欧洲工厂紧随其后。”特斯拉双干法4680电池正在量产爬坡,有哪些核心看点?我国46系大圆柱电池何时规模化量产?我国双干法电极技术目前进展如何?结合市场信息,我们将进行阶段性的梳理。01
特斯拉4680电池量产要点
近日,在2024年Q2财报会议上,特斯拉介绍了关于4680电池的量产进展,其中有几个方面值得关注:一是,今年第二季度其量产型4680电池产能实现较快增长,交付量较第一季度增加51%,同时成本显著降低。二是,据特斯拉方面介绍,当前,其生产的4680电池每周可配套超1400辆Cybertruck使用。三是,据介绍,今年7月,特斯拉双干法4680电池,已搭载到首辆Cybertruck原型车上,且已进入车辆测试验证阶段。这被特斯拉视为其技术工艺突破的一个里程碑。四是,正极干法工艺爬产,特斯拉计划在今年第四季度实现其正极干法工艺的量产,且要实现4680电池和其它替代方案成本平价的目标。据报道,特斯拉电池团队最新的任务是今年年底量产双干法4680电池,“现在已经有电芯装车准备测试,(未来)先在美国量产,欧洲工厂紧随其后。”业内人士表示,特斯拉此次透露的核心是:其4680电池持续爬产,预计将于今年年底前实现量产,而采用双干法工艺正是其量产降本的一个关键措施。值得一提的是,2020年特斯拉提出4680电池之时就表示,其新技术可以让电池成本下降50%。未来,如果其真能够实现50%的降本,那么对于提高车型竞争力,其优势是显而易见的。基于此,分析人士指出,特斯拉量产的4680电池在年内逐渐与供应商制造的电池实现平价,可能只是短期目标,未来或将继续进行工艺升级,以进一步降低电池制造成本。届时,可能对电池产业格局带来不小的影响。02
年底或现大圆柱电池量产潮
国内电池企业方面,宁德时代、亿纬锂能、比亚迪、远景动力、国轩高科、正力新能、力神电池、比克电池、瑞浦兰钧、中创新航等国内主流电池企业都已布局大圆柱电池赛道。商业化方面,宁德时代、亿纬锂能和远景动力已成为宝马集团的大圆柱电池供应商;亿纬锂能等企业已实现大圆柱电池的配套装车;头部电池企业大圆柱电池新品不断涌现。其中,亿纬锂能大圆柱电池已配套江淮瑞风RF8和长安启源部分车型;今年推出其大圆柱电池新产品Omnicell全能电池;其位于匈牙利德布勒森的乘用车大圆柱电池生产基地,已于去年年底开工。国轩高科今年推出了三元体系46大圆柱产品——星晨电池,预计今年第四季度实现量产。正力新能推出的正力骐龙大圆柱电池系统,能够支持大型纯电MPV车型满电续航超1000公里,且实现充电10分钟,增加续航500公里的超快充技术应用。力神电池第一代46系大圆柱电池,可以满足乘用车1000公里续航的需求。远景动力位于美国南卡罗莱纳州零碳电池工厂已于2023年6月开工,规划年产能30GWh,预计将从2026年起为宝马提供46系大圆柱电池。资料显示,比克电池4680电芯能量密度超302Wh/kg,全极耳4695电芯能量密度超270Wh/kg。其大圆柱电池产能规划为2024年2.5GWh、2026年15GWh、2028年30GWh。中创新航计划到2024年四季度实现其46系列6C充电倍率大圆柱电池的量产。值得注意的是,多家中国企业的量产节点在今年年底,而LG新能源、三星 SDI、日本松下等海外电池企业也计划在今年年内实现大圆柱电池的量产。届时,或将出现一波大圆柱电池量产潮。从技术角度看,电池企业在电极工艺方面并未透露过多信息,而如特斯拉采用的双干法工艺,国内锂电设备厂商已提早布局。03
干法工艺趋势:设备集成一体化
干法电极工艺是4680电池制造工艺中最重要、也是难度最大的一项技术工艺,我国锂电设备企业研发的相关设备,已经陆续导入下游企业进行验证。从工艺来看,目前锂电池正负极的制造主要采用湿法电极工艺。该工艺将活性物、导电剂、粘接剂按比例混合在溶剂中,并将该混合物通过涂布机涂覆在集流体表面并辊压,再进行烘干等工序而制成极片。而干法电极工艺,通常是将活性物质、粘结剂、导电剂组成的粉末干混后,直接喷涂到集流体上,或者通过碾压/热压制成自支撑的极片。先导智能、赢合科技、利元亨、曼恩斯特、纳科诺尔、清研纳科、上海联净、江苏嘉拓、三一技术、东福来、尚水智能等国内设备企业,已在干法设备领域持续加码。资料显示,先导智能干法电极设备可以综合提升薄膜质量及离子电导率,其全自动化工序可以保障电池良率,并实现降本增效。在混料段,据相关资料介绍,先导干法粉体综合测试仪搭载自主研发的专用测试分析软件,可满足客户在配方开发、材料测评、工艺验证及质量评价等多场景的检测需求,助力干法电极工艺从实验室走向大规模量产。在成膜段,其干法成膜复合一体机可实现间隙双面同步复合,连续成膜,且由于搭载高刚性高精度辊压系统,设备可达到1m以内的辊跳动,实现成膜的高度一致性,温度均匀性≤0.5℃,处于行业领先水平。赢合科技今年6月在接受机构调研时表示,目前已成功开发干法固态极片辊压设备,将持续开发整套干法固态极片制造系统。利元亨今年5月表示,已开发出干法电极核心装备,并取得多项专利。作为国内最早一批布局干法设备的企业,曼恩斯特已推出400型干法复合制膜一体机。据相关资料介绍,该设备制膜宽度150mm~800mm、制膜厚度75m~250m、面密度精度误差1%、厚度精度2m、压辊压力最大50T、辊压速度最快高达65m/min、压辊辊缝间隙0~2mm、辊缝调节精度0.001mm,均处于行业领先水平。纳科诺尔今年5月曾透露,已推出干法电极设备四辊、五辊、八辊、十辊等系列产品,且客户测试反馈良好,正在进行电芯级别测试。目前,干法电极主要有两种开发策略,一是通过喷涂方式进行制备,二是通过锟压方式进行制备,我国相关企业多以后者为主,而日本的Toyota等公司则是前者的代表性公司。从干法极片工艺趋势看,将加料、混料、纤维化、制膜、辊压、分切、收卷等功能集成在一起,可以大幅减少制造时间、提高效率及一致性,因此设备集成化已成为业内发展趋势,将有更多厂商推出干法复合制膜一体机。值得一提的是,干法工艺较湿法对辊压设备的工作压力、辊压精度以及均匀度要求更高。头部混料、辊压设备企业或将率先受益于干法电极对于工艺升级的需求。(作者:黄丽, CBEA电池中国)
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