界面新聞記者 | 莊鍵 顧樂曉
“大圓柱電池的量產(chǎn),已進入到黎明前的攻堅階段?!北瓤穗姵馗笨偛梅墓饨衲?月作出的預(yù)判正逐漸成為現(xiàn)實。
6月8日晚間,億緯鋰能(300014.SZ)對外宣布,同意其孫公司在匈牙利投資建設(shè)乘用車大圓柱電池項目,投資金額不超過99.7億元。該項目分期建設(shè),建設(shè)期四年。
億緯鋰能由此成為又一家正式官宣大圓柱電池投資項目的鋰電公司。今年1月,比克電池也曾宣布,將在江蘇常州建設(shè)一座產(chǎn)能為30 GWh的新工廠,專門用于生產(chǎn)大圓柱電池,總投資130億元。該工廠有望在明年開始批量化生產(chǎn)階段。
樊文光稱,就行業(yè)整體情況而言,大圓柱電池正從設(shè)計驗證步入量產(chǎn)籌備階段,今年下半年開始,會有越來越多的電池企業(yè)開始量產(chǎn)大圓柱電池。
特斯拉和寶馬押注的電池技術(shù)
圓柱電池、方形電池和軟包電池是鋰電池的三種主要封裝方式。
根據(jù)SNE Research統(tǒng)計,方形電池是目前動力電池的主流形態(tài),市場份額在60%左右。2022年上半年,圓柱電池占據(jù)全球動力電池市場的份額為14%。2022年全年,這一數(shù)字為16%。
目前方形電池更多采用的是磷酸鐵鋰正極材料,其能量密度雖然遜于三元正極材料,但具有很高的性價比優(yōu)勢。磷酸鐵鋰方形電池因此獲得了國內(nèi)外車企的廣泛認可,特斯拉部分車型也選用了此類電池。
但隨著大圓柱電池的量產(chǎn)和裝車,上述情況有望得到根本改變。
圓柱電池又可分為小圓柱和大圓柱兩大類,前者是成熟產(chǎn)品,后者則剛推向市場不久。
小圓柱電池的主流為21700圓柱電池,直徑為21毫米、高度70毫米。直徑達46毫米、高度為80毫米的圓柱電池,是目前大圓柱電池的主要發(fā)展方向,該技術(shù)路線由特斯拉在2020年最先發(fā)布,也被冠以“46800電池”之稱。
特斯拉CEO埃隆·馬斯克稱,相比21700電池,46800電池在尺寸放大后,單體能量相比以往提升了5倍,功率提升6倍。使用該款電池后,電動汽車的續(xù)航里程可以提升16%。
特斯拉一直是圓柱電池的最大擁躉,也是目前唯一大量使用圓柱電池的車企。從最開始的車型Roadster,到此后的Model 3和Model Y,圓柱電池成為其首選的電池形態(tài)。
除特斯拉外,寶馬集團是另一家明確將大圓柱電池視為未來主要技術(shù)方向的車企,將用于其新世代(Neue Klasse)車型架構(gòu)的純電車型,其此前選用的技術(shù)路線則是方形電池。
去年下半年,寶馬集團分別與寧德時代(300750.SZ)、億緯鋰能、遠景動力達成大圓柱電池電池采購合同。三家電池供應(yīng)商將分別在中國、歐洲和北美建立電池工廠,為寶馬集團供貨。
和特斯拉類似,寶馬集團選用的大圓柱電池也采用46毫米的直徑,但電池高度并非80毫米,而是采用了95毫米和120毫米兩種選項。
除此之外,通用汽車、蔚來汽車、江淮集團等車企也陸續(xù)傳出將選用大圓柱電池的消息。大部分主流電池公司均已在大圓柱電池領(lǐng)域進行技術(shù)和產(chǎn)能布局。
手握寶馬集團訂單的寧德時代、億緯鋰能和遠景動力已先后官宣了大圓柱電池工廠規(guī)劃,LG新能源、松下等日韓電池巨頭也有著同樣動作。
韓國經(jīng)濟日報去年6月報道稱,LG新能源將在位于韓國忠清北道梧倉(Ochang)的工廠新建46800大圓柱電池產(chǎn)線,年產(chǎn)能為9 GWh。
LG新能源首席執(zhí)行官權(quán)暎壽(Kwon Yong-soo)稱,此次投資決策是出于全球汽車巨頭對圓柱電池不斷提升的需求。
走向量產(chǎn)并非一帆風(fēng)順
去年舉行的中國電動汽車百人會上,億緯鋰能董事長劉金成曾表態(tài)稱,“大圓柱電池成為行業(yè)的王者,已經(jīng)初露曙光。”
他認為,低成本的磷酸鐵鋰方形電池,將成為普及型新能源汽車的主要動力電池類型。
樊文光告訴界面新聞記者,大圓柱電池的首要優(yōu)勢,在于圓柱這種電池形態(tài)帶來的高安全性,在任何極端情況下,都能保證動力電池整體的安全可控。
在此基礎(chǔ)上,大圓柱電池可以適配更激進的電池化學(xué)體系,比如8系以上的高鎳三元正極材料,從而獲得更高的電池能量密度,提高新能源汽車的續(xù)航能力。
樊文光認為,大圓柱電池將幫助新能源汽車接近燃油車的性能,其作為一項成熟產(chǎn)品將在2026年逐漸鋪開。
這一情景的出現(xiàn),還有賴于大圓柱電池從實驗室成功走向量產(chǎn),但這一過程注定不會一帆風(fēng)順。
今年5月上旬,日本最大的鋰電池公司松下宣布,該公司46800大圓柱電池的量產(chǎn)時間將推遲到2024年4-9月,較原定時間延后一年。
松下稱,推遲量產(chǎn)時間主要是為了提高電池性能,增強其競爭力,但并未披露具體細節(jié)。
目前,松下在位于日本和歌山的工廠運行一條46800電池的試點生產(chǎn)線。該公司是特斯拉的大圓柱電池潛在供應(yīng)商,特斯拉同時也在自產(chǎn)大圓柱電池。
樊文光稱,圓柱電池把尺寸做大并不簡單,從18650電池迭代到21700電池也經(jīng)歷了數(shù)年時間。
目前大圓柱電池生產(chǎn)工藝最大的挑戰(zhàn)在于焊接技術(shù),以及相應(yīng)的設(shè)備供應(yīng)。
他介紹稱,如果一條產(chǎn)線要達到300ppm的生產(chǎn)效率,即每分鐘生產(chǎn)300顆大圓柱電池,意味著一分鐘要重復(fù)300次焊接工序,長年累月的高頻率使用,對于設(shè)備的穩(wěn)定性要求非??量獭?/p>
樊文光透露,目前大圓柱電池領(lǐng)域普遍的水平在120ppm左右,但也有頂尖企業(yè)實現(xiàn)了300ppm的生產(chǎn)效率,同時良率能達到90%以上。
在他看來,大圓柱電池量產(chǎn)的過程中,各家企業(yè)都會遇到一些困難,但目前而言,還沒有任何一個難點是沒有解決方案的。
46800電池發(fā)布逾兩年后,特斯拉已成功實現(xiàn)大圓柱電池量產(chǎn)裝車的公司,不過也是目前唯一的一家。
去年底,特斯拉對外宣布,其46800電池的產(chǎn)能已經(jīng)可以滿足每周生產(chǎn)1000輛新能源汽車的需求。
今年1月,特斯拉宣布在美國內(nèi)華達州投資36億美元。該筆投資的重點,是建設(shè)一座年產(chǎn)能100 GWh的46800電池工廠,足夠150萬輛輕型新能源汽車使用。
在樊文光看來,大圓柱電池類似一個自我實現(xiàn)的預(yù)言,其過程存在很多不確定性,但如果大家都相信大圓柱的未來,就有機會把它的優(yōu)勢完全變現(xiàn)。