廣告大圓柱電池量產(chǎn)晚于預(yù)期，當(dāng)前已布局產(chǎn)能超450GWh
作者：武子曄
“從去年到今年，電池行業(yè)的日子有點(diǎn)難過。一是外部大環(huán)境不好，二是內(nèi)部產(chǎn)業(yè)存在產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，三是第三代電池量產(chǎn)時(shí)間有一些滯后?！北瓤穗姵貒H事業(yè)部創(chuàng)新工藝部部長許嚴(yán)在2023年高工鋰電年會上表示。
動力電池行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中主要經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代的電池產(chǎn)品，第一代為三元小圓柱電池，第二代是現(xiàn)在所處的大方形電池時(shí)代，第三代是即將到來的大圓柱電池時(shí)代?！皹I(yè)內(nèi)預(yù)判2023年是大圓柱電池的量產(chǎn)元年，實(shí)際來看可能得到明年，這也與產(chǎn)能過剩有關(guān)。”許嚴(yán)表示，電池企業(yè)必須要變革，一是通過產(chǎn)能走出去來改善行業(yè)現(xiàn)狀，因?yàn)榉叫坞姵卦诤Ｍ馐袌鋈允且黄{(lán)海，中國電池企業(yè)具備較大優(yōu)勢；二是電池企業(yè)要布局大圓柱電池，通過極致降本在儲能等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。
高工產(chǎn)研(GGII)發(fā)布的《2023中國大圓柱鋰電池行業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書》顯示，截至2023年10月，全球大圓柱電池已布局產(chǎn)能超450GWh，目前46系大圓柱全極耳電池在國外已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，國內(nèi)處于小批量出貨、送樣階段。
大圓柱電池為何火起來了
按照封裝方式不同，電池可分為方形、軟包和圓柱等多種類型。其中，圓柱電池又可分為小圓柱和大圓柱兩類。
當(dāng)前，方形電池占據(jù)著絕對主導(dǎo)地位，尤其是中國產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)在方形電池領(lǐng)域已經(jīng)取得了絕對性優(yōu)勢，寧德時(shí)代等電池企業(yè)當(dāng)前推出的產(chǎn)品主要為方形電池。國內(nèi)市場來看，在2023年前三季度中國動力電池的裝機(jī)量中，方形動力電池占比達(dá)94.5%，軟包電池占比為4.5%，圓柱電池占比不到1%。
特斯拉是研發(fā)大圓柱電池的代表，2020年9月，特斯拉率先發(fā)布了“4680”大圓柱電池，即直徑為46mm、長度為80mm的電池。該電池的單體能量密度可提升5倍，整車?yán)m(xù)航里程則可提升16%。不久前，特斯拉宣布，德州超級工廠在4680電池的生產(chǎn)上取得了重大突破，該工廠生產(chǎn)了第2000萬塊電池。而早在2008年，特斯拉就已將松下的18650小圓柱電池裝上車，隨后雙方又合作開發(fā)了21700電池。
“大圓柱電池是小圓柱電池的技術(shù)升級，通過材料減重等方面，其能量密度對比小圓柱電池至少提升8%以上，而通過材料降本以及更高的生產(chǎn)效率，其成本有望降低25%以上，在倍率性能方面，通過全極耳工藝，對比小圓柱的單極耳電池，其電芯內(nèi)阻降低80%以上，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的倍率性能，綜合來看大圓柱對比小圓柱全方位領(lǐng)先。對比現(xiàn)有的主流方形，通過高鎳三元+硅基的體系，有望接近于現(xiàn)有方形電池，同時(shí)在安全性能方面表現(xiàn)優(yōu)異，下游車企已經(jīng)完成9系三元無熱蔓延的驗(yàn)證，因此未來大圓柱電池將在高端汽車方面得到應(yīng)用，滿足高安全的極致追求，寶馬5系未來將大規(guī)模采用大圓柱電池?！备吖ぎa(chǎn)研鋰電研究所高級分析師吳輝林表示。
蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新曾稱，46系列大圓柱電芯的誕生具有顛覆性，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝的革新性，在制造端可大幅降低成本。不過，業(yè)內(nèi)認(rèn)為，大圓柱技術(shù)門檻較高，難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。4680大圓柱電池受到正極擠壓、電池延壓等問題，良品率偏低，也是限制眾多企業(yè)的難點(diǎn)。因?yàn)?，大圓柱電池當(dāng)前在市面上的應(yīng)用較少。
而除了特斯拉外，寶馬集團(tuán)的下一代電動車也將應(yīng)用大圓柱電池，已經(jīng)與寧德時(shí)代、億緯鋰能、遠(yuǎn)景動力簽訂了合作協(xié)議。今年7月份，官方消息稱，比亞迪集團(tuán)擬對2023年大圓柱電池全自動烘烤線設(shè)備實(shí)行供應(yīng)商公開招募，這意味比亞迪也在布局大圓柱電池。
蘭鈞新能源資深研發(fā)經(jīng)理張茜認(rèn)為，性能提升是大圓柱電池開始火起來的主要原因。過去，圓柱電池以18650型為主，能量電池密度能夠做到250Wh/公斤，電池的單體容量達(dá)到3200毫安時(shí)，這個(gè)電池在2016年時(shí)風(fēng)靡一時(shí)。2018年21700型圓柱電池的能量密度達(dá)280Wh/公斤，電池的單體容量為4800到～5000毫安時(shí)。2019年前后，圓柱電池的能量密度能夠做到很高，但受極耳的限制，單體容量太低，要幾千支電芯才能裝完一輛車，所以升級發(fā)展受限。直到2020年，46系列大圓柱電池誕生，相較于18650型電池，容量提升了10倍。這是因?yàn)槭褂昧巳珮O耳以及集流盤這樣大圓柱的設(shè)計(jì)，圓柱電池的產(chǎn)品性能得到了很好的升級，包括快充性能、單體容量大幅提升。
“這就是為什么這幾年大圓柱電池一下子又火起來了，之前完全被方形電池打了下去，現(xiàn)在又可以跟方形電池一起去競爭市場?！睆堒绫硎?，大圓柱電池有自身的優(yōu)勢，包括高標(biāo)準(zhǔn)化、高安全性、批量生產(chǎn)后的低成本的優(yōu)勢，這會使其在競爭激烈的市場中爭取一席之地。
2024年有望量產(chǎn)
當(dāng)前，動力電池產(chǎn)業(yè)競爭激烈，尤其是伴隨今年電池價(jià)格的劇烈波動，產(chǎn)能出現(xiàn)過剩的現(xiàn)象，行業(yè)整體承壓，淘汰賽正在加劇，而新一代電池產(chǎn)品也被認(rèn)為是下一階段比拼的關(guān)鍵，未能布局下一代電池產(chǎn)品的企業(yè)大概率會掉隊(duì)。
技術(shù)路線和產(chǎn)品的選擇對于電池企業(yè)十分關(guān)鍵。比如，2016年以前，國內(nèi)多家動力電池企業(yè)過度押注磷酸鐵鋰技術(shù)，同時(shí)在產(chǎn)能上盲目擴(kuò)張，這導(dǎo)致一些企業(yè)也在短短數(shù)年之后因技術(shù)路線的切換破產(chǎn)倒閉。而寧德時(shí)代始終鎖定在三元鋰電池的研發(fā)上，這為其后期快速成長奠定了基礎(chǔ)。
而目前，多家企業(yè)在布局大圓柱電池。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，特斯拉、松下、LG新能源、三星SDI、寧德時(shí)代、億緯鋰能、比克電池、AESC等8家動力電池企業(yè)，截至2025年的大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃已超過600GWh。
“現(xiàn)在即使真的有客戶給大圓柱下訂單，我們也沒有產(chǎn)能，大家在畜勢的階段。目前大圓柱電池所處的階段非常類似于2014、2015年之前方形電池的狀態(tài)，還有未能解決的問題，現(xiàn)在即使要批量生產(chǎn)，它的風(fēng)險(xiǎn)也是非常大的?！焙Ｄ啃羌す鈭A柱裝配產(chǎn)品線總經(jīng)理江樺銳表示，但大圓柱電池獨(dú)特的優(yōu)勢使其會成為一個(gè)非常高性價(jià)比的產(chǎn)品，所以未來是一個(gè)必做不可的方向。
布局大圓柱電池產(chǎn)線需要進(jìn)行相應(yīng)的改造和升級，而技術(shù)工藝需保證電池產(chǎn)品性能一致性，這也需經(jīng)過大量技術(shù)工藝參數(shù)調(diào)整。欣旺達(dá)方面今年9月份在投資者關(guān)系活動上就表示，目前大圓柱電池的難點(diǎn)在于工藝，主要體現(xiàn)在全極耳的制造效率和產(chǎn)品直通率，這是影響大圓柱電池能否量產(chǎn)的關(guān)鍵。
大圓柱電池目前尚未大規(guī)模量產(chǎn)，除了技術(shù)難題外，還有當(dāng)前行業(yè)產(chǎn)能過剩有關(guān)。2023年，由于供需錯配、價(jià)格波動等因素，電池行業(yè)產(chǎn)能過剩，整體處于去庫存階段，大圓柱電池未能按照節(jié)奏發(fā)展。另一方面，新一代產(chǎn)品的推出對于上有設(shè)備廠等企業(yè)來說也存在挑戰(zhàn)。
“大圓柱電池目前雖然已經(jīng)進(jìn)入了量產(chǎn)的前夜，但對于整個(gè)市場端來說還是一個(gè)最新的產(chǎn)品形態(tài)，想要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地，要經(jīng)過不同的階段。因此，從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的成熟階段再到標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；碾A段，電池企業(yè)對于生產(chǎn)、效率和產(chǎn)能的需求也是不太一樣的?；诖髨A柱電池規(guī)格、結(jié)構(gòu)、工藝以及生產(chǎn)需求的多樣化，作為裝備企業(yè)唯有持續(xù)地去迭代自己的產(chǎn)品和創(chuàng)新，才能支撐客戶完成一個(gè)新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化落地?！币蒿w激光市場總監(jiān)金朝昊表示。
吳輝林表示，2023年大圓柱主要集中在46系鋼殼領(lǐng)域發(fā)展，目前已無絕對的技術(shù)瓶頸，難點(diǎn)在于效率和良率的提升，其中包括全極耳成型、極柱焊接、風(fēng)口焊接、集流盤焊接等。針對這些問題，相關(guān)的設(shè)備企業(yè)已推出解決方案。針對卷繞對齊度的問題，相關(guān)的企業(yè)也通過自動化的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更為高效、精準(zhǔn)的控制。針對電解液浸潤的問題，也有更高效的電解液浸潤方案推出，未來隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，大圓柱電池有望實(shí)現(xiàn)98%以上的生產(chǎn)良率和300PPM以上的生產(chǎn)效率?！耙虼宋覀冋J(rèn)為大圓柱在全球市場中2023年有望超過300GWh，帶動國內(nèi)核心材料需求，如高鎳三元、硅基負(fù)極和配套殼體實(shí)現(xiàn)30到110倍的增長?！眳禽x林表示，我國大圓柱電池有望現(xiàn)在儲能市場起量，動力上量有望在2024年下半年以后。
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