4680電池量產(chǎn)在即？大尺寸動力電池能否成為主流？

4680電池量產(chǎn)近日頻頻流出新動向。

11月2日，兩輛裝載4680電池生產(chǎn)設(shè)備的卡車駛?cè)胩厮估每怂_斯州超級工廠(Gigafactory Texas)存貨區(qū)，分別標(biāo)記為“正極產(chǎn)線 1”及“負(fù)極產(chǎn)線 1”。此舉或意味著特斯拉已著手安裝 4680 產(chǎn)線設(shè)備，并準(zhǔn)備試產(chǎn)4680電池。

11月7日，加拿大安大略省馬卡姆市表示，特斯拉公司在該市開設(shè)了一家生產(chǎn)電池設(shè)備的工廠，正在加大生產(chǎn)成本更低、續(xù)航里程更高的4680電池。

今年8月份曾有報道稱，特斯拉在加州弗里蒙特附近建設(shè)了一條4680電池試驗生產(chǎn)線，用于檢驗4680電池生產(chǎn)線的良品率，消息顯示其良品率已經(jīng)接近80%，距大規(guī)模量產(chǎn)又更近了一步。

今年9月底特斯拉弗里蒙特加藤路廠的4680試點產(chǎn)線擴(kuò)大招聘規(guī)模，也被外媒視為4680電池量產(chǎn)在即的信號。

鋰電巨頭松下(Panasonic)近日也官方宣布了4680電池接近商用成熟，擬對其墨西哥產(chǎn)能進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)。松下表示，特斯拉在去年電池日之前便與公司開始接洽，在考慮了成本、車輛本身、圓柱電池性能等多方面因素后，敲定將4680作為最佳電池尺寸。

松下透露，在技術(shù)上基本已準(zhǔn)備好量產(chǎn)4680電池。從產(chǎn)品研發(fā)方面來看，技術(shù)目標(biāo)基本都已實現(xiàn)。目前公司正在日本打造一條產(chǎn)線并進(jìn)行試產(chǎn)，待技術(shù)完備之后將邁向大規(guī)模生產(chǎn)。在被問及是否會向蘋果等其余公司供應(yīng)電池時，松下表示，原則上特斯拉是優(yōu)先選項，但并不排除考慮與其他公司合作的可能性。

什么是4680電池?

2020 年9月22日的“電池日”活動上，特斯拉推出了全新的 4680 電池，其能量密度及輸出功率較此前的電池有大幅提升，在提高續(xù)航里程的同時，還能明顯降低成本。

所謂4680，其實是對電池尺寸的概括(圓柱電池尺寸為直徑46mm，電池高度80mm)，以此替代此前特斯拉使用的主流18650電池和21700電池。

相比后兩者，這款新型電池的單體能量密度提高5倍，達(dá)到300Wh/kg，續(xù)航里程提高16%，電力相比“有極耳”電池提升了6倍，成本還能降低14%。此外，通過“無極耳”這一工藝可以降低電阻，使散熱和倍率問題得以解決。

來源：高工鋰電網(wǎng)、電動汽車觀察家、天風(fēng)證券研究所

特斯拉18650電芯，直徑18mm，高65mm;

特斯拉21700電芯，直徑21mm，高70mm;

特斯拉4680電芯， 直徑46mm，高80mm。

據(jù)馬斯克介紹，全新的4680型無極耳電池，能量較之前的電芯規(guī)格提升5倍，里程提高16%，輸出功率提升6倍。

來源：智數(shù)汽車大數(shù)據(jù)

目前新能源汽車領(lǐng)域主要有兩種材料，一種是三元正極材料，一種是磷酸鐵鋰正極材料。雖然4680電池所替代的21700和18650尺寸均為三元電池，4680本身也只是一種電池尺寸，并非三元鋰電池、磷酸鐵鋰或者其他電池的獨有技術(shù)，就像比亞迪的刀片電池，雖然使用的是磷酸鐵鋰正極材料，但也是可以采用三元正極材料的。安全性始終是電池廠家重點考慮的問題，在這一點上，磷酸鐵鋰要比三元好得多。未來，磷酸鐵鋰和高鎳三元并行的可能性比較大。

4680電池優(yōu)缺點剖析

圓柱電池的幾何對稱性更好，具有良好的剛性。因此4680電芯既有儲能作用，又有結(jié)構(gòu)支撐作用?？梢约嫒莞呷萘?、更高電壓的正極和更高容量的負(fù)極;其次，無極耳(全極耳)設(shè)計使得電子運動距離大幅縮短，降低電池歐姆內(nèi)阻，提升電池倍率性能。

4680電池的優(yōu)勢

相比此前特斯拉使用的18650和21700尺寸圓柱鋰電池，4680電池的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在電池容量、生產(chǎn)成本和效率。

1、能量密度高：通過降低結(jié)構(gòu)件重量占比提升電池整體能量密度約10%-20%(預(yù)計300Wh/kg)。相比特斯拉此前采用的21700電池，4680電池的能量密度將提升5倍;

2、單體容量大：大體積設(shè)計使電池容量提升至傳統(tǒng)電池容量的5倍(預(yù)計30Ah)，電池容量的提升也會導(dǎo)致續(xù)航里程有所提升(提高16%);

3、成本更低：受益于無極耳架構(gòu)與電池包的設(shè)計，成本預(yù)計降低50%以上。無極耳設(shè)計將降低電池發(fā)熱，降低電池液冷系統(tǒng)費用。能量密度提升降低單GWh成本，搭載該電池的車型續(xù)航里程可提高16%，度電成本下降56%;

4、生產(chǎn)效率提升：體現(xiàn)在大電芯上，同樣用于75kWh的電動車，老版18650需要7100個左右電芯，21700需要4400+個電芯，而新型電池4680僅需要950個電芯，更少的單體數(shù)量意味著空間利用率的提高，同時生產(chǎn)組裝需要的時間減少，因此成組效率大大提升;

5、倍率性能佳：相較于有極耳電池提升6倍;

6、快充性能優(yōu)：特斯拉自研產(chǎn)品15分鐘充滿電，以色列電池初創(chuàng)公司StoreDot產(chǎn)品10分鐘充滿電。

資料來源：公開資料，招商證券

4680電池存在的問題：

當(dāng)然，4680也不可避免地存在著一些問題：

首先，尺寸比18650、21700更大，因此徑向、軸向幾何對稱性均變差，在圓柱內(nèi)部對正負(fù)極相對苛刻;

其次，電芯內(nèi)部散熱難度更高，對電池壽命存在一定影響;

第三，在倍率性能要求不高的場合與方形電池相比，CTC的圓柱體積能量密度也可能偏低。

特斯拉4680電池的潛在合作方

早在8月31日就有消息稱，特斯拉已經(jīng)開始尋找4680大圓柱電池的合作廠商，特斯拉設(shè)計4680電池，由電池廠家代工。放眼全球產(chǎn)業(yè)鏈，松下、寧德時代、LG化學(xué)(原有的三大電池供應(yīng)商)、億緯鋰能等企業(yè)都將是特斯拉4680電池的潛在合作方。

1、松下

作為特斯拉的老牌供應(yīng)商，松下持續(xù)伴隨著特斯拉前進(jìn)的步伐，早在2008年松下就為特斯拉的Roadster提供18650鈷酸鋰電池，目前在美國內(nèi)華達(dá)州超級工廠Gigafactory已有 13 條生產(chǎn)線，不僅生產(chǎn)18650電池配套供給特斯拉Model S和Model X，還生產(chǎn)21700電池配套供給特斯拉Model 3。

今年6月，松下表示將計劃在大阪的Suminoe工廠準(zhǔn)備4680電池試點生產(chǎn)，以測試4680電池。如果測試順利，將進(jìn)行大筆投資，并可能會向特斯拉以外的車企供應(yīng)該電池。

目前而言，松下似乎在此次角逐中占了先機(jī)。有報道稱，松下在技術(shù)上基本已準(zhǔn)備好量產(chǎn)特斯拉4680電池，目前公司正在日本打造一條產(chǎn)線并進(jìn)行試產(chǎn)，待技術(shù)完備之后將邁向大規(guī)模生產(chǎn)。

2、LG化學(xué)

此前由于松下不愿跟隨特斯拉在中國市場建設(shè)動力電池工廠，使得LG能源解決方案(LG化學(xué)子公司)有機(jī)會拿下了特斯拉上海超級工廠所生產(chǎn)的Model 3和Model Y供應(yīng)電池的訂單，成為了特斯拉的主要供應(yīng)商。

早在今年初，LG化學(xué)就被傳出積極準(zhǔn)備為特斯拉4680電池建設(shè)一條試點生產(chǎn)線，目前正在其Ochang工廠改造部分產(chǎn)線，該工廠的裝配和電鍍設(shè)備已經(jīng)安裝完畢。

3、寧德時代

4680電池本身可適用于磷酸鐵鋰和三元，寧德時代拿下了特斯拉旗下車型的磷酸鐵鋰版本電池的訂單，而且將單次合同時間從2年延長至4年，根據(jù)特斯拉在2021Q2電話會上的表態(tài)，特斯拉未來將有三分之二的車型采用磷酸鐵鋰電池。

截至目前，寧德時代官方暫未傳出4680電池的相關(guān)產(chǎn)線和規(guī)劃。

4、億緯鋰能

億緯鋰能除了在方形磷酸鐵鋰電池、方形三元電池、軟包三元電池有所布局外，本身也在研究大圓柱電池，其布局的大圓柱電池有4680和4695兩種類型，預(yù)計2023年產(chǎn)能釋放20GWh，2024年產(chǎn)能達(dá)到40GWh。

11月5日，億緯鋰能投資463億元建設(shè)的荊門動力儲能電池產(chǎn)業(yè)園已經(jīng)正式開工，涵蓋鋰電池全產(chǎn)業(yè)鏈，匯集了眾多鋰電行業(yè)龍頭(億緯動力、格林美、科達(dá)利、新宙邦等)。在開工活動現(xiàn)場，億緯鋰能董事長劉金成明確表示：“(荊門動力儲能電池產(chǎn)業(yè)園)有可能是全世界范圍內(nèi)最先量產(chǎn)的4680和4695電池的生產(chǎn)基地，這里生產(chǎn)的電池將裝備給全球(龍頭)。”

雖然此前億緯鋰能還沒有特斯拉的訂單，也沒有進(jìn)入特斯拉的供應(yīng)商體系，但是像特斯拉這樣的龍頭公司是不允許單一電池供應(yīng)商占比超過50%的，勢必未來還會引進(jìn)二供、三供等，所以未來億緯鋰能仍有機(jī)會加入。

結(jié) 語

電池技術(shù)路線幾個方面的變革，業(yè)界的聲音很多，在這里也不好提前預(yù)判，但從結(jié)果上看，PET鍍箔(集流體)、大圓柱可能確有進(jìn)展，至少明年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還是有可能的。

從全球范圍來看，現(xiàn)階段大規(guī)模使用圓柱動力電池車企的還是特斯拉，歐洲車企主要使用的是軟包電池，而國內(nèi)車企多使用方形電池。即使4680電池順利推出并且效果良好，其他車企或?qū)⒏M(jìn)嘗試使用圓柱電池，短期來看，主要客戶也仍將集中在特斯拉。

特斯拉預(yù)計2022年初將交付首批搭載4680電池的汽車。同時，特斯拉正與松下、三星SDI、LG能源等電池廠商合作生產(chǎn)4680電池，預(yù)計到2022年年底，將達(dá)到每年100GWh的4680電池產(chǎn)能。

此前兩代電池21700和18650都是三元鋰電池，同時又都是老牌電池廠商松下提供，所以4680電池一直被認(rèn)為是三元鋰電池。隨著我國優(yōu)秀電池廠商入局4680電池的競爭，生產(chǎn)磷酸鐵鋰版本的4680電池也是極有可能的。松下、寧德時代等電池廠商去年就推出了全新的4680電池，能量密度和輸出功率較此前的電池都有大幅提升。

目前市場對4680的前景分歧較大：看好的認(rèn)為4680可能顛覆現(xiàn)有的電池技術(shù)路線，或許迎來圓柱電池的第二春;不看好的則認(rèn)為4680只是個噱頭，量產(chǎn)遙遙無期。然而4680電池并不存在太大的技術(shù)壁壘，作為特斯拉的下一代主力電池，在未來非常有希望被大規(guī)模使用。

來源 | 中國能源網(wǎng)

文 | 李穎