近來(lái)，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)增長(cháng)一浪高過(guò)一浪，而動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng )新也不斷加速。“4680圓柱電池將成為今后動(dòng)力電池的主流，品質(zhì)優(yōu)、安全性高是其強項。”3月28日，松下電器集團代表董事、總裁楠見(jiàn)雄規在2022中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇上如是說(shuō)。同一場(chǎng)合，寧德時(shí)代首席科學(xué)家吳凱表示，寧德時(shí)代推出的第三代CTP(無(wú)模組)技術(shù)，內部稱(chēng)其為“麒麟電池”，電量比4680系統還要高13%。兩者的發(fā)言，火藥味十足。
自2020年9月特斯拉在“電池日”首次發(fā)布4680電池后，動(dòng)力電池龍頭企業(yè)就開(kāi)始爭相布局大圓柱電池，從松下、LG新能源到比克、億緯鋰能等動(dòng)力電池企業(yè)都殺入這一賽道。這給一直身處主流地位的方形電池帶來(lái)了威脅。那么，大圓柱電池是市場(chǎng)新機遇嗎?大圓柱電池與方形電池誰(shuí)將是主流?電池技術(shù)路線(xiàn)之爭的意義又何在?
01 圓柱電池機遇來(lái)臨？
在4680大圓柱電池現身之前，方形和軟包動(dòng)力電池一直是主流，只有特斯拉大量使用了松下生產(chǎn)的18650圓柱電池。而4680電池在特斯拉首席執行官馬斯克眼中是“巨大突破”，他認為這有望使特斯拉生產(chǎn)售價(jià)2.5萬(wàn)美元(約合人民幣16萬(wàn)元)的平價(jià)電動(dòng)汽車(chē)成為可能。今年3月，松下計劃在美國投資建設動(dòng)力電池工廠(chǎng)，就被看作是為特斯拉配套提供4680電池。
如今，4680大圓柱電池在一些動(dòng)力電池企業(yè)中格外受寵。“極致標準、極致可靠、極致制造和極致體系。”億緯鋰能股份有限公司董事長(cháng)劉金成罕見(jiàn)地用了4個(gè)“極致”來(lái)表達對4680電池的高度認可。劉金成表示，大圓柱電池可能是動(dòng)力電池終極技術(shù)方向，其體現出“絕對安全與成本優(yōu)勢”。
所謂4680大圓柱電池，尺寸為直徑46毫米，高度80毫米，與特斯拉之前使用的直徑18毫米、高度65毫米的18650圓柱電池相比，體積更大，優(yōu)點(diǎn)也更多。正因如此，受到越來(lái)越多動(dòng)力電池企業(yè)的青睞。
“大圓柱電池是未來(lái)5～10年內中高端電動(dòng)汽車(chē)配置的最優(yōu)解。”比克動(dòng)力電池副總裁樊文光在接受記者采訪(fǎng)時(shí)表示，目前4680電池正處在從設計驗證到工程驗證的推進(jìn)階段。到2025年大圓柱電芯市占率將超過(guò)30%，達到約480GWh，超過(guò)2021年全球動(dòng)力電池總需求量。他告訴記者，目前，比克的圓柱鋁殼電芯已處于B樣(接近量產(chǎn)的試產(chǎn)樣品)階段。
對于4680大圓柱電池，特斯拉仍然處于領(lǐng)跑位置。今年2月19日，特斯拉宣布美國弗里蒙特工廠(chǎng)已于1月生產(chǎn)了100萬(wàn)枚4680電池，將在第一季度率先用于Model Y車(chē)型上。按照每輛車(chē)配備1000枚估算，這些電池可用于1000輛Model Y新車(chē)。此外，松下和LG新能源均計劃在2023年量產(chǎn)4680電池，松下位于日本和歌山縣的工廠(chǎng)正在引進(jìn)2條生產(chǎn)線(xiàn)，LG新能源也開(kāi)始建設一條試點(diǎn)生產(chǎn)線(xiàn)。
“從國內外動(dòng)力電池企業(yè)的布局看，大圓柱電池的市場(chǎng)機遇期帷幕已經(jīng)拉開(kāi)，產(chǎn)能有望持續擴大。”山東省電池工業(yè)協(xié)會(huì )顧問(wèn)謝瑜忠認為，這與全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量快速增長(cháng)、用戶(hù)持續增加、消費者對破解動(dòng)力電池種種焦慮的現實(shí)需求是分不開(kāi)的，而且這也是大圓柱電池逐漸“受寵”、為業(yè)界看好的內在驅動(dòng)力。
02 哪種技術(shù)路線(xiàn)是主流？
當前的動(dòng)力電池市場(chǎng)上，雖然4680圓柱電池逐漸受寵，但仍然是方形電池的天下。那么，未來(lái)究竟誰(shuí)能在競爭中奪得主流地位呢?
“大圓柱電池在安全性方面優(yōu)點(diǎn)突出。”北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實(shí)驗室主任其魯向記者表示，與普通方形電池相比，大圓柱電池單體容量低，單個(gè)電池熱失控釋放的能量較小，不易引起熱失控蔓延。同時(shí)，因為電池采用圓柱結構設計，相鄰電池受熱比只有1/6;而方形電池是面對面相貼，相鄰電池受熱比達到1/2。因此，大圓柱電池獨特的圓柱弧形表面能夠限制熱傳遞。
此外，圓柱電池的無(wú)極耳電池技術(shù)通過(guò)正負極集流體與蓋板或殼體直接連接，成倍增大電流傳導面積、縮短電流傳導距離，從而大幅降低電池內阻，減少了發(fā)熱量，還可以延長(cháng)電池壽命。同時(shí)，其能量密度也在不斷提升，2024年實(shí)現量產(chǎn)時(shí)能量密度將高達285Wh/kg左右，不亞于三元鋰電池。而且，大圓柱電池續駛里程可達700公里以上，而目前大多數普通方形電池靠增加電池數量的方法只能做到600公里，但已經(jīng)很難再提升了。
作為新一代方形電池技術(shù)的代表，“麒麟電池”也有自己的獨特優(yōu)勢。吳凱指出，通過(guò)分析近3年乘用車(chē)的續駛里程數據獲悉，消費者對長(cháng)里程的追求仍是趨勢，同時(shí)還要兼顧經(jīng)濟性。因此，寧德時(shí)代的高效成組技術(shù)既能解決里程焦慮，不同化學(xué)體系的搭配又能兼顧經(jīng)濟性需求。新推出的麒麟電池在相同的化學(xué)體系、同等電池包尺寸下，電池包的電量相比4680系統可以提升13%。而且，麒麟電池通過(guò)應用無(wú)熱擴散技術(shù)，構建多級安全防護體系，實(shí)現了電池系統不熱擴散的目的。
“實(shí)事求是地說(shuō)，上述新技術(shù)肯定都有其優(yōu)點(diǎn)，但目前‘麒麟電池’尚未發(fā)布，沒(méi)有詳細參數和試驗依據，不好評價(jià)。”華東汽車(chē)新材料技術(shù)研究院研究員林澍文表示，客觀(guān)來(lái)看，隨著(zhù)4680電池直徑和高度的增加，可以使電池組中所需單個(gè)電池數量減少，如一代18650圓柱電池需要7200余枚電芯，二代2170圓柱電池需要4400余枚電芯，4680電池約需要950余枚電芯，這也就不斷降低了電池管理系統的難度。
在樊文光看來(lái)，大圓柱電池無(wú)論在快充、換電模式和回收再利用環(huán)節都有突出優(yōu)勢。在快充模式上，快充12分鐘可以行駛500公里。在換電領(lǐng)域，目前存在靈活性不足、建設成本過(guò)高、行業(yè)標準不統一等問(wèn)題，而圓柱電池因為單體小，形狀規則，非常適合換電模式。同時(shí)，大圓柱電池有統一尺寸，不像方形電池規格不一，形狀各異，對于回收、運輸及梯次利用都更為有利。
“在未來(lái)一段時(shí)間內，大圓柱電池有可能與方形電池共存。”林澍文表示，在目前技術(shù)條件下，兩種電池都有各自適用的場(chǎng)景，有望共同成為主流，正如目前三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池共存一樣。“為用戶(hù)減少焦慮的多種技術(shù)探索都是有價(jià)值的。”林澍文說(shuō)。
03 路線(xiàn)競爭意義何在？
伴隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量的增長(cháng)，市場(chǎng)對動(dòng)力電池的需求也在水漲船高，相關(guān)動(dòng)力電池企業(yè)正在不斷推出動(dòng)力電池新技術(shù)、新產(chǎn)品，多種技術(shù)路線(xiàn)的競爭正在升溫。
而近一年多來(lái)，動(dòng)力電池原材料價(jià)格瘋狂上漲，已經(jīng)成為行業(yè)的重要制約因素。在這樣的情況下，動(dòng)力電池企業(yè)如何發(fā)揮技術(shù)創(chuàng )新優(yōu)勢，降本增效，備受整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)注。“比克新一代的大圓柱電池，瞄準的是中高端汽車(chē)電池市場(chǎng)。”樊文光表示，新技術(shù)不僅可以提升性能，還能降低成本，在原材料漲價(jià)背景下意義格外突出。
“通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新減少價(jià)格高、供應緊張的原材料使用，降低電池生產(chǎn)成本更為實(shí)用，大圓柱電池在這方面有優(yōu)勢，這也是高度重視控制生產(chǎn)成本的特斯拉之所以率先盯上大圓柱電池的原因之一。”其魯表示，在上游原材料短缺且價(jià)格高企的背景下，動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng )新、多種技術(shù)路線(xiàn)探索與競爭，都對整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)乃至新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展有現實(shí)意義。
“目前，動(dòng)力電池技術(shù)可謂是百花齊放。”招商證券分析師馬宏圖表示，除了全固態(tài)電池還需要若干年的努力才能實(shí)現商業(yè)化量產(chǎn)之外，從材料上看，高鎳電池、無(wú)鈷電池、無(wú)鎳無(wú)鈷電池、果凍電池等已經(jīng)相繼開(kāi)始研發(fā)或發(fā)布;從外形上看，比亞迪的刀片電池已經(jīng)量產(chǎn)，大圓柱電池、“麒麟電池”或許很快也將量產(chǎn)應用。多種技術(shù)路線(xiàn)的競爭，既可以相互激勵，加速創(chuàng )新發(fā)展，也有利于實(shí)現市場(chǎng)層面的洗牌和淘汰，從而使真正優(yōu)秀的產(chǎn)品脫穎而出。
“既可以在提高性能的基礎上減少礦產(chǎn)資源消耗并降低生產(chǎn)成本，又能解決里程焦慮、安全焦慮、充電焦慮、冬季掉電焦慮、低殘值焦慮等問(wèn)題的動(dòng)力電池，才是理想的、可大規模推廣的商業(yè)化產(chǎn)品。”林澍文表示，因此，動(dòng)力電池新一輪技術(shù)競賽中誰(shuí)能成為贏(yíng)家，答案就在其中。
