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“麒麟电池”直面4680圆柱电池 动力电池新一轮技术竞赛谁是赢家

作者:
赵建国
来源:
中国汽车报
2022/04/18 12:45
浏览量
【摘要】:
近来,新能源汽车产销增长一浪高过一浪,而动力电池技术创新也不断加速。“4680圆柱电池将成为今后动力电池的主流,品质优、安全性高是其强项。”3月28日,松下电器集团代表董事、总裁楠见雄规在2022中国电动汽车百人会论坛上如是说。同一场合,宁德时代首席科学家吴凯表示,宁德时代推出的第三代CTP(无模组)技术,内部称其为“麒麟电池”,电量比4680系统还要高13%。两者的发言,火药味十足。

自2020年9月特斯拉在“电池日”首次发布4680电池后,动力电池龙头企业就开始争相布局大圆柱电池,从松下、LG新能源到比克、亿纬锂能等动力电池企业都杀入这一赛道。这给一直身处主流地位的方形电池带来了威胁。那么,大圆柱电池是市场新机遇吗?大圆柱电池与方形电池谁将是主流?电池技术路线之争的意义又何在?

圆柱电池机遇来临?

在4680大圆柱电池现身之前,方形和软包动力电池一直是主流,只有特斯拉大量使用了松下生产的18650圆柱电池。而4680电池在特斯拉首席执行官马斯克眼中是“巨大突破”,他认为这有望使特斯拉生产售价2.5万美元(约合人民币16万元)的平价电动汽车成为可能。今年3月,松下计划在美国投资建设动力电池工厂,就被看作是为特斯拉配套提供4680电池。

如今,4680大圆柱电池在一些动力电池企业中格外受宠。“极致标准、极致可靠、极致制造和极致体系。”亿纬锂能股份有限公司董事长刘金成罕见地用了4个“极致”来表达对4680电池的高度认可。刘金成表示,大圆柱电池可能是动力电池终极技术方向,其体现出“绝对安全与成本优势”。

所谓4680大圆柱电池,尺寸为直径46毫米,高度80毫米,与特斯拉之前使用的直径18毫米、高度65毫米的18650圆柱电池相比,体积更大,优点也更多。正因如此,受到越来越多动力电池企业的青睐。

“大圆柱电池是未来5~10年内中高端电动汽车配置的最优解。”比克动力电池副总裁樊文光在接受《中国汽车报》记者采访时表示,目前4680电池正处在从设计验证到工程验证的推进阶段。到2025年大圆柱电芯市占率将超过30%,达到约480GWh,超过2021年全球动力电池总需求量。他告诉记者,目前,比克的圆柱铝壳电芯已处于B样(接近量产的试产样品)阶段。

对于4680大圆柱电池,特斯拉仍然处于领跑位置。今年2月19日,特斯拉宣布美国弗里蒙特工厂已于1月生产了100万枚4680电池,将在第一季度率先用于Model Y车型上。按照每辆车配备1000枚估算,这些电池可用于1000辆Model Y新车。此外,松下和LG新能源均计划在2023年量产4680电池,松下位于日本和歌山县的工厂正在引进2条生产线,LG新能源也开始建设一条试点生产线。

“从国内外动力电池企业的布局看,大圆柱电池的市场机遇期帷幕已经拉开,产能有望持续扩大。”山东省电池工业协会顾问谢瑜忠认为,这与全球电动汽车销量快速增长、用户持续增加、消费者对破解动力电池种种焦虑的现实需求是分不开的,而且这也是大圆柱电池逐渐“受宠”、为业界看好的内在驱动力。

哪种技术路线是主流?

当前的动力电池市场上,虽然4680圆柱电池逐渐受宠,但仍然是方形电池的天下。那么,未来究竟谁能在竞争中夺得主流地位呢?

“大圆柱电池在安全性方面优点突出。”北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁向《中国汽车报》记者表示,与普通方形电池相比,大圆柱电池单体容量低,单个电池热失控释放的能量较小,不易引起热失控蔓延。同时,因为电池采用圆柱结构设计,相邻电池受热比只有1/6;而方形电池是面对面相贴,相邻电池受热比达到1/2。因此,大圆柱电池独特的圆柱弧形表面能够限制热传递。此外,圆柱电池的无极耳电池技术通过正负极集流体与盖板或壳体直接连接,成倍增大电流传导面积、缩短电流传导距离,从而大幅降低电池内阻,减少了发热量,还可以延长电池寿命。同时,其能量密度也在不断提升,2024年实现量产时能量密度将高达285Wh/kg左右,不亚于三元锂电池。而且,大圆柱电池续驶里程可达700公里以上,而目前大多数普通方形电池靠增加电池数量的方法只能做到600公里,但已经很难再提升了。

作为新一代方形电池技术的代表,“麒麟电池”也有自己的独特优势。吴凯指出,通过分析近3年乘用车的续驶里程数据获悉,消费者对长里程的追求仍是趋势,同时还要兼顾经济性。因此,宁德时代的高效成组技术既能解决里程焦虑,不同化学体系的搭配又能兼顾经济性需求。新推出的麒麟电池在相同的化学体系、同等电池包尺寸下,电池包的电量相比4680系统可以提升13%。而且,麒麟电池通过应用无热扩散技术,构建多级安全防护体系,实现了电池系统不热扩散的目的。

“实事求是地说,上述新技术肯定都有其优点,但目前‘麒麟电池’尚未发布,没有详细参数和试验依据,不好评价。”华东汽车新材料技术研究院研究员林澍文表示,客观来看,随着4680电池直径和高度的增加,可以使电池组中所需单个电池数量减少,如一代18650圆柱电池需要7200余枚电芯,二代2170圆柱电池需要4400余枚电芯,4680电池约需要950余枚电芯,这也就不断降低了电池管理系统的难度。

在樊文光看来,大圆柱电池无论在快充、换电模式和回收再利用环节都有突出优势。在快充模式上,快充12分钟可以行驶500公里。在换电领域,目前存在灵活性不足、建设成本过高、行业标准不统一等问题,而圆柱电池因为单体小,形状规则,非常适合换电模式。同时,大圆柱电池有统一尺寸,不像方形电池规格不一,形状各异,对于回收、运输及梯次利用都更为有利。

“在未来一段时间内,大圆柱电池有可能与方形电池共存。”林澍文表示,在目前技术条件下,两种电池都有各自适用的场景,有望共同成为主流,正如目前三元锂电池与磷酸铁锂电池共存一样。“为用户减少焦虑的多种技术探索都是有价值的。”林澍文说。

路线竞争意义何在?

伴随着电动汽车产销量的增长,市场对动力电池的需求也在水涨船高,相关动力电池企业正在不断推出动力电池新技术、新产品,多种技术路线的竞争正在升温。

而近一年多来,动力电池原材料价格疯狂上涨,已经成为行业的重要制约因素。在这样的情况下,动力电池企业如何发挥技术创新优势,降本增效,备受整个产业链关注。“比克新一代的大圆柱电池,瞄准的是中高端汽车电池市场。”樊文光表示,新技术不仅可以提升性能,还能降低成本,在原材料涨价背景下意义格外突出。

“通过技术创新减少价格高、供应紧张的原材料使用,降低电池生产成本更为实用,大圆柱电池在这方面有优势,这也是高度重视控制生产成本的特斯拉之所以率先盯上大圆柱电池的原因之一。”其鲁表示,在上游原材料短缺且价格高企的背景下,动力电池技术创新、多种技术路线探索与竞争,都对整个动力电池行业乃至新能源汽车行业发展有现实意义。

“目前,动力电池技术可谓是百花齐放。”招商证券分析师马宏图表示,除了全固态电池还需要若干年的努力才能实现商业化量产之外,从材料上看,高镍电池、无钴电池、无镍无钴电池、果冻电池等已经相继开始研发或发布;从外形上看,比亚迪的刀片电池已经量产,大圆柱电池、“麒麟电池”或许很快也将量产应用。多种技术路线的竞争,既可以相互激励,加速创新发展,也有利于实现市场层面的洗牌和淘汰,从而使真正优秀的产品脱颖而出。

“既可以在提高性能的基础上减少矿产资源消耗并降低生产成本,又能解决里程焦虑、安全焦虑、充电焦虑、冬季掉电焦虑、低残值焦虑等问题的动力电池,才是理想的、可大规模推广的商业化产品。”林澍文表示,因此,动力电池新一轮技术竞赛中谁能成为赢家,答案就在其中。(来源:中国汽车报)

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