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4680电池,TSLA的新镰刀

钜大LARGE  |  点击量:335次  |  2023年10月24日  

三月十八日,国家发改委再次宣布油价上涨,算上这次调价,这已经是今年国内油价的第六次上涨。而就在大家"逃离"燃油车、关注纯电车的时候,TSLA、理想、威马等新能源势力也纷纷涨价。如此"两难"的背后,藏着消费者对能源优化的巨大期待。


而近日,日本广播协会报道,松下公司计划在美国购买土地,建设一座大型的动力锂电池厂,该厂的投资金额或高达数十亿美元,可能将为TSLA生产4680电池。而就在不久之前,TSLA发推文表示,加州的试点厂在一月份生产了100万块4680电池,这标志着4680电池正式进入量产阶段。


继2020年九月TSLA在电池日活动上首次公布4680电池之后,4680电池的任何一则消息都颇受市场关注。这个新型电池不仅在成本上有明显降低,在续航和充电上也有较大提升。在眼下这个电池技术亟需突破的时期,4680电池的出现无疑会对整个产业链带来不小的影响。


首当其冲的就是电池行业,谁能第一个实现4680电池的量产,谁就能掌握市场的主动权。而有关车企来说,承受TSLA带来压力的同时,谁能快一步在量产车型上使用4680电池,自然也能在竞争激烈的市场中杀出一条路来。


毫无疑问,4680电池在引领动力锂电池变革的同时,也将在一段时期内塑造出一个新的市场格局。

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一节更比五节强


在汽车电动化的发展进程中,续航里程、成本一直是制约纯电动汽车快速实现市场全面渗透的重要因素。电池作为突破点,一直是各家车企、电池厂商发力的重点。


2020年九月,TSLA在电池日活动上首次亮相了具有颠覆性意义的4680电池,引起轩然大波。业界之所以会有这样的反应,第一个原因是4680电池和传统电池在电芯结构上有明显差别。


众所周知,现有电动汽车的电池是以模块化的形式呈现的。十几个单独的电池串联变成一组,再由十几组串联变成一块,最后几十块打包成一个电池包。这种连接方式有一个问题,那就是电池的极耳占据了大量空间,并且极耳的成本不低。


所谓电池极耳,其实就是电池凸起部位,分别连接正极和负极。它的用途是代表电池电极的输出端,也是电池内部最容易过热的地方。而TSLA公布的4680电池和现有电池的最大的差别,就是直接从正极、负极上剪除了极耳,缩短了极耳间距的同时,还新增了极耳面积。

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这一特性让4680电池不用再遵循组到块、块到包的形式,而是直接将电池融为一体。不仅降低了整个电池包的体积和成本,也使得电池之间的导电面积有所变大,进而让电池的传输效率变高,有效地解决了高能量密度电芯的散热问题。


更重要的是,这样的结构设计不仅能简化厂的生产流程,同时也有助于减轻车身重量。


其次,在电池材料上4680也另辟新径,采用了硅碳负极材料。


理论上,硅碳负极的能量密度比传统石墨负极要高8%以上,体能密度则可提升10%以上。同时,由于石墨负极的电压十分接近锂的沉积电位,硅基负极材料相比之下有更好的安全性。且硅材料来源广泛、成本低廉,是一种环保原料。


另外,在电池生产工艺上,TSLA4680电池采用的是干电极技术,省去了传统电池放置溶液和干燥的过程,节约溶剂开支和覆膜机成本的同时,也解决了溶剂中的锂和碳若不能融合所带来的容量损失的问题,从而提高了约5%的电池能量密度。


TSLA官方数据显示,4680电池的能量密度将达到300kWh/kg,4680电芯的单体能量提高5倍,整车续航里程新增16%,输出功率提升6倍,成本降低了14%。


而目前TSLA已实现量产4680电池,实际上单颗电池电量是98Wh。相比旧款2170电池18.875Wh的电量,电量都达到了五倍以上,真正实现了"一节更比五节强"。


不过要注意的是,在售的ModelY长续航版要4416颗2170电池,当换成一体化车身结构搭配4680新电池,实际上要的电池数量则介于800-840颗。所以一颗4680电池可以抵五颗2170电池,并不代表ModelY的续航会多出五倍。


当然,当前量产的4680电池或许并不是最终形态。据长期追踪TSLA消息的推特红人TroyTeslike透露,目前4680电池还只是第一代,明后年还会继续进化,将能量密度提升至108Wh和118Wh。也就是说,TSLA4680电池未来电量还会上升20%左右。


可以确信的是,随着不断迭代,逐步突破消费者里程焦虑后,4680电池也将对传统燃油车车企和新能源车企格局出现不小的冲击。


双拳"捶"四手


无论从哪个角度看,4680电池确实有很大进步,而且它正在以超越业内预计的速度进入量产阶段,这有关传统燃油车和新能源车的现有格局,都将造成不小的动荡。


首先是新能源车企方面。TSLACEO马斯克曾直言,4680电池是技术上的"巨大突破",将使他的公司生产售价2.5万美元的电动汽车成为可能。


要明白,这比目前TSLA在售最便宜的国产Model3标准续航升级版车型,还要便宜10多万元。而目前国内市场17万元区间的电动汽车是纯电动汽车中相对走量的一个版块,重要覆盖在自主品牌A级车型的高配车型以及合资品牌A级电动汽车。


而且,在经过持续的新能源补贴退坡之后,明年我国新能源汽车补贴将彻底取消,这会极大地削弱国产新能源汽车"性价比"的优势。同时,明年TSLA的4680电池也将开始大面积量产装车。


可以想象,假如搭载4680电池的2.5万美元车型顺利推出,那么其将成为马斯克手中的屠刀,挥舞之下,国内新能源市场将遭血洗。


众所周知,国内的大部分新能源车企仍未脱离"盈利困境"。届时想通过降价来抵抗显然是行不通的,技术突破也不是一朝一夕的事情,在坐等"挨打"后,或许抛弃现用的方形电池,跟进尝试使用圆柱电池是条不错的路。但在转型"尝试"的日子里,消费者的目光仍会集中在TSLA身上。


其次是传统燃油车方面。目前传统燃油车之所以仍是消费者的首要购买对象,重要原因在于续航及能源补充效率。


一般来说,燃油车一箱油可续航500-600km,无论季节、负载、是否开空调,对续航里程的影响都不大;而目前纯电汽车续航大约在500km左右,假如开启空调、提高负载、高速行驶,续航里程还要打折扣,如在寒冷地区,则续航衰减更多。


另外就是能源补充了,相比眼下的充电桩数量,目前加油站数量明显要多出很多,这让燃油车随时随地可以加油,两三分钟即可"满血复活"。而纯电车首先要寻找充电桩,即便是快充,也要40-60分钟才能充电至80%,效率低下。


但传统燃油车的这两个优势,随着4680电池的大规模量产和交付,将大打折扣。首先续航上相比一般燃油车要高出不少,其次在充电速度上,4680电池仅需15分钟就可以从10%充到80%,比目前的2170电池还快了10分钟。


当然,不可否认的是,在未来很长一段时间内,电动汽车仍无法完全替代燃油车,不过随着燃油车的优势不断衰减,电动汽车将成为绝对的主力,成为大多数消费者的第一选择。而4680电池的出现,无疑加速了这一过程,随着迭代而不断"迫使"传统车企转型。


4680电池的出现,让双拳难敌四手变成了双拳"反锤"四手,而这就是技术突破的力量。


电池巨头争相布局


性能更好、成本更低,充电更快、续航更高,这样的4680电池对车企的冲击已经没有悬念。而在另一个角度,4680也将改写电池行业的格局。


目前,TSLA已在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州以及德国柏林的四个超级厂自产4680电池。据马斯克此前计划,4680电池的年产量将在2022年达到100GWh、在2030年达到3TWh。


虽然TSLA已经实现了大规模自产4680电池,并且加速自建产线,但这仍难满足TSLA对电池的需求量。依旧要同一些外部电池制造商合作。而从近些年动力锂电池市场的变化来看,厂商之间竞争关键正在于TSLA。


以曾经的动力锂电池霸主松下为例,其在2016年之前,因为和TSLA的深度合作,一度占据了全球动力锂电池市场份额的40%。但随着松下在TSLA采购矩阵中的地位不断下降,市场份额逐渐被CATL、LG新能源蚕食,最终滑落至"老三"的位置上。


所以面对TSLA这块"肥肉",和TSLA进行深度绑定的电池厂商早已开始疯狂拼抢4680电池的订单。


目前,全球各大动力锂电池巨头都在争相布局4680电池。包括TSLA、松下、LG新能源、三星SDI、CATL、亿纬锂能、比克电池、蜂巢能源等电池厂商,均已涉足4680电芯开发,加快跟进4680电池布局。


国内方面,电池巨头CATL的大圆柱电池正在加快节奏,据悉项目名称叫"金箍棒",计划2024年量产。


而据彭博三月十九日报道,CATL正计划投资50亿美元,在北美修建动力锂电池厂,目标年产量高达80GWh,并雇佣近一万名员工。据知情人士透露,宁德高管本月已飞往墨西哥。同时,美国、加拿大也在新厂选址的考虑范围之内。和松下等厂商赴美建厂相同,CATL也是为了将动力锂电池生产线向TSLA等美国电动汽车厂商靠近,以获得更多的订单。


此外,国内的亿纬锂能董事长刘金成也曾表示:"将在荆门动力储能电池产业园建设4680和4695大圆柱电池生产线。"CBAK能源科技和江淮汽车联合开发包括4680型号的圆柱形锂电池及电池组;科达利具备大圆柱电池4680电池结构件的生产量力;赢合科技、我国宝安、天奈科技等,已布局4680电池材料。


和国内公司相比,海外电池大厂有关4680电池领域的争夺也非常激烈。


一个是往日霸主松下,即便近年来和TSLA闹得有些不愉快,但松下正在引进2条产线,计划在2023年量产4680电池。松下CEO津贺一宏也明确表示:TSLA对4680电池的需求强劲,4680电池的商业化上市计划按步骤推进,其生产的4680电池将优先供应TSLA。


另外,LG新能源也正在开发4680电池;三星SDI也开始了新一代车用圆柱形电池的试生产,一旦敲定产品规格,该公司预计将在海外厂生产该电池。


无论是国内还是海外,随着TSLA4680电池产量的提升并大规模搭载,加速产业变革、引领产业再次升级的同时,和TSLA这个关键"人物"保持长久稳定且深入的合作,将直接决定厂商们的地位,而一个新的电池产业格局也将随之到来。



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