2023年對(duì)于電池行業(yè)來(lái)說(shuō)非常魔幻。
因?yàn)檫@一年,大圓柱電池突然就爆火了來(lái),特斯拉將它當(dāng)做自家電池的終極技術(shù)方向,中小電池企業(yè)把它當(dāng)做彎道超車(chē)寧王的最佳賽道,其他大電池企業(yè)也被迫布局大圓柱電池。
于是大圓柱電池就被吹到天上去了,什么“寧王的軟肋”“電池行業(yè)的王者”,“十年內(nèi)電動(dòng)車(chē)的最佳電池路徑”,“動(dòng)力電池終極技術(shù)方向”等等稱(chēng)號(hào)滿天飛。
不知道的人還以為這是什么全新的發(fā)明,實(shí)際上圓柱電池是歷史最悠久的電池技術(shù)之一,而特斯拉就是第一個(gè)嘗試圓柱動(dòng)力電池的企業(yè)。
2020年,馬斯克在發(fā)布會(huì)上吹噓大圓柱電池性能更優(yōu)秀,但是在正式量產(chǎn)的時(shí),卻非常的尷尬,工藝復(fù)雜、能量密度一般等問(wèn)題非常多。
大圓柱電池一度被業(yè)內(nèi)專(zhuān)家看衰。
一直到今年,它才突然爆火,而且火得一點(diǎn)征兆都沒(méi)有。
先是在1月份時(shí),有知情人士說(shuō)“特斯拉4680圓柱電池取得重大突破,制造成本可以減少50%以上”。
這個(gè)消息瞬間吸引了電池市場(chǎng)的所有目光。
要知道電池是電動(dòng)汽車(chē)成本最高的零部件,占比可達(dá)到60%以上,按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),大圓柱電池可以幫助電動(dòng)汽車(chē)節(jié)省30%的成本。
相當(dāng)于一輛20萬(wàn)的新能源汽車(chē),現(xiàn)在只需要14萬(wàn)就可以買(mǎi)得到。
這對(duì)于消費(fèi)者的吸引力是相當(dāng)大的,對(duì)于其他品牌更是毀滅性打擊。因此大圓柱電池很快就成為業(yè)內(nèi)最關(guān)注的技術(shù)路線。
可惜的是,這個(gè)消息被證實(shí)是謠言,特斯拉中國(guó)公司否認(rèn)了這件事。
本來(lái)以為大圓柱電池的熱度還會(huì)降低。
但是讓大家都沒(méi)想到的是,謠是辟了,熱度也降下去了,但是沒(méi)過(guò)幾天,比克電池就宣布將在常州建設(shè)3條大圓柱電池生產(chǎn)線以及一個(gè)國(guó)際研發(fā)中心,總投資高達(dá)130億。
2月份時(shí),蔚來(lái)汽車(chē)也與合肥政府達(dá)成合作,準(zhǔn)備投產(chǎn)自研的大圓柱電池。
這兩個(gè)消息像炸彈一樣,將大圓柱電池剛剛下去的熱度再次點(diǎn)燃。
不管是特斯拉能否將電池的成本打下50%,還是比克和蔚來(lái)的大手筆投入,這些都讓其他汽車(chē)企業(yè)沒(méi)辦法再觀望了。
在這之后,寧德時(shí)代、三星、贛鋒鋰業(yè)、億緯鋰能,甚至是蔚小理,寶馬、通用汽車(chē)等等企業(yè)都在布局大圓柱電池。
各大機(jī)構(gòu)調(diào)研的報(bào)告也集中出現(xiàn),他們一致認(rèn)為2023年將是大圓柱電池大規(guī)模量產(chǎn)的元年。
到了7月份,大圓柱電池?zé)岫缺煌葡蛄烁叱薄?/p>
比亞迪公開(kāi)招募大圓柱電池的全自動(dòng)烘烤線設(shè)備供應(yīng)商,瞬間引爆整個(gè)大圓柱產(chǎn)業(yè)鏈和電池行業(yè)。
有人認(rèn)為這是比亞迪大舉進(jìn)軍大圓柱電池領(lǐng)域的信號(hào),還有的人覺(jué)得大圓柱電池已經(jīng)是未來(lái)5-10年最好的電池,甚至有人覺(jué)得大圓柱電池是寧德時(shí)代的“盲區(qū)”,相當(dāng)于軟肋的意思,二三線電池企業(yè)可以借此彎道超車(chē)。
于是大圓柱電池就承擔(dān)起了兩重重任,一個(gè)是它特別牛,未來(lái)大概率會(huì)很強(qiáng),還有一個(gè)就是和寧王硬剛的賽道。
一場(chǎng)資本和技術(shù)盛宴就此開(kāi)始了。
那么,大圓柱電池到底強(qiáng)在哪里?二三線企業(yè)真的能干翻寧王嗎?
答案當(dāng)然是不可能。
大家好呀,我是熊貓。
想要了解寧王是否會(huì)被彎道超車(chē),咱們就得了解大圓柱電池的前世今生。
大圓柱電池是特斯拉一手扶持起來(lái)的。
很多人都說(shuō)是馬斯克眼光獨(dú)到,才有了4680電池。
其實(shí)并不是這樣的,熊貓很早就做過(guò)科普,特斯拉選擇圓柱電池不是因?yàn)樗卸嗪?,而是沒(méi)得選擇,用專(zhuān)業(yè)一點(diǎn)的俗語(yǔ)說(shuō)叫:路徑依賴(lài),用大白話說(shuō)就是:特斯拉只能干這個(gè),別的它也干不了啊。
在早期時(shí),電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)鏈幾乎是空白的,大的汽車(chē)配套廠都不愿意陪電動(dòng)車(chē)企玩,因此早期的電動(dòng)車(chē)只能想方設(shè)法解決配套問(wèn)題。
比亞迪就是如此,它為啥要搞自研戰(zhàn)略?
不是它的覺(jué)悟有多高,而是早期國(guó)內(nèi)根本沒(méi)有生產(chǎn)電動(dòng)車(chē)的配件,他們只能自己研發(fā)技術(shù) 、自己籌備資金,甚至為了自研技術(shù),比亞迪還從油車(chē)開(kāi)始做,最終一步步成神。
特斯拉也是如此,早期的時(shí)候同樣沒(méi)人陪他們玩,只能拿消費(fèi)電子領(lǐng)域的電池改裝。
2003年,特斯拉開(kāi)始研制第一輛電動(dòng)汽車(chē)Roadster時(shí),他們的工程師找遍了當(dāng)時(shí)市面上的各種電池,最后發(fā)現(xiàn),能夠滿足生產(chǎn)成本低、能量密度高、一致性好、安全可靠的電池,只有18650圓柱電池。
18650圓柱電池能夠脫穎而出,是因?yàn)樗撬猩逃娩囯x子電池的鼻祖。
早在1991年,日本索尼公司發(fā)明的第一款商用鋰離子電池時(shí),就確定了18650電池的基本形態(tài),其中18表示電池直徑為18mm,65表示電池長(zhǎng)度為65mm,0表示為圓柱形電池,最低電壓為3.6或者3.7v,滿電電壓4.2v。
18650電池的能量密度達(dá)到了243Wh/kg,遠(yuǎn)超當(dāng)時(shí)市面上的各種鎳氫電池、鉛酸電池,因此被各大廠商青睞,在手機(jī)、電腦等各種消費(fèi)電子產(chǎn)品中廣泛使用。
特斯拉研制旗下第一輛電動(dòng)汽車(chē)時(shí),18650電池的生產(chǎn)制造工藝已經(jīng)非常成熟了,制造成本也比較低,很適合大規(guī)模量產(chǎn)。
也就是說(shuō):它是市面上唯一能夠滿足特斯拉成本、產(chǎn)能、安全性等各方面要求的電池。
所以特斯拉最終選擇與當(dāng)時(shí)18650電池最大的生產(chǎn)商——日本松下進(jìn)行合作,松下公司以3000萬(wàn)美元入股特斯拉,成為特斯拉獨(dú)家電池供應(yīng)商。
事實(shí)證明,特斯拉的選擇并沒(méi)有錯(cuò),搭載18650電池的Roadster電動(dòng)跑車(chē)和model X、model S轎車(chē)大獲成功,讓特斯拉成為電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的領(lǐng)跑者。
可以說(shuō)特斯拉被迫選擇了圓柱電池,但是18650圓柱電池卻成就了特斯拉。
嘗到甜頭后,特斯拉就一直專(zhuān)注圓形電池。
2016年,特斯拉開(kāi)始考慮大規(guī)模量產(chǎn)電動(dòng)車(chē)的計(jì)劃,但是18650圓柱電池卻已經(jīng)無(wú)法滿足大規(guī)模量產(chǎn)的需求。
一方面是它的體積比較小,導(dǎo)致能量密度一直上不去,一輛Roadster的電池包要用掉6831節(jié)18650鋰電池才能滿足續(xù)航的需求。
另一方面電池?cái)?shù)量眾多,則會(huì)影響電池包的組裝難度和生產(chǎn)成本,最關(guān)鍵的是電池?cái)?shù)量越多,對(duì)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)的要求就越高,需要投入很大的研發(fā)成本,這也推高了整車(chē)的成本。
特斯拉決定研發(fā)新一代的汽車(chē)動(dòng)力電池,他們采用的依舊是圓柱電池。
主要是因?yàn)榈谝淮?8650電池還有很大的提升空間,它本來(lái)就是直接從消費(fèi)電子行業(yè)拿來(lái)改裝的,通過(guò)改進(jìn)后可以更適應(yīng)電動(dòng)車(chē)。
于是特斯拉與松下合作開(kāi)發(fā)尺寸更大的圓柱電池。
2017年,第二代圓柱鋰離子電池——21700電池由此誕生。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),21700電池就是把18650電池的尺寸放大,將直徑提升到了21mm,高度提高到70mm,另外,將負(fù)極材料改用含硅的硅碳復(fù)合材料,進(jìn)一步提升能量密度。
21700電池的能量密度提高到了300Wh/kg左右,比原來(lái)18650電池的250Wh/kg提高了約20%。
因?yàn)闇p少了封裝環(huán)節(jié),21700電池的售價(jià)反而比18650電池還要低8%以上,整體電池系統(tǒng)成本還能實(shí)現(xiàn)9%左右的降幅。
21700圓柱電池被特斯拉搭載在model 3汽車(chē)上,它的成本降低了10%,重量也減輕10%,特斯拉終于完成了大規(guī)模量產(chǎn)的計(jì)劃。
然而特斯拉銷(xiāo)量風(fēng)生水起的背后,圓柱電池隱憂也爆發(fā)了。松下圓柱電池的產(chǎn)能逐漸跟不上特斯拉的銷(xiāo)量了,他們每周僅能供應(yīng)550輛,導(dǎo)致特斯拉無(wú)法及時(shí)交貨,有些車(chē)主得排隊(duì)半年以上才能領(lǐng)到特斯拉汽車(chē)。
本來(lái)特斯拉還與松下合作在美國(guó)建電池工廠。但是2019年4月,松下因財(cái)務(wù)原因凍結(jié)了擴(kuò)充美國(guó)超級(jí)電池工廠產(chǎn)能的計(jì)劃。
氣得馬斯克破口大罵,甚至終結(jié)了雙方的合作,表示“再產(chǎn)能擴(kuò)充,特斯拉不會(huì)再投錢(qián)進(jìn)去”。
為了不被松下卡住脖子,特斯拉決定自己研發(fā)新的電池,它就是4680大圓柱電池。
老實(shí)說(shuō),這并不是一個(gè)很好的選擇。
當(dāng)時(shí)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)很豐富,電池可選擇也比較多,其中就有方形、圓柱和軟包三種。
圓柱技術(shù)和工藝最成熟,成本低,但是單體容量、能量密度都比較低,并不是特別適合做動(dòng)力電池,中國(guó)、歐洲等企業(yè)都沒(méi)有選擇這個(gè)方向。
而方形電池技術(shù)難度低,空間利用率高而且可定制,軟包能量密度高,重量更低,反而是企業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)對(duì)象。
中國(guó)當(dāng)時(shí)大部分都在布局方形電池,而歐洲車(chē)企更多選擇軟包。
但是對(duì)于特斯拉來(lái)說(shuō)依然沒(méi)得選。
特斯拉采用的是典型的全球供應(yīng)鏈模式,他們的重點(diǎn)都是放在電動(dòng)車(chē)型的研制上,唯一的電池研制經(jīng)驗(yàn),就是跟松下合作研制21700電池,所以,特斯拉只能在圓柱電池這條路上一條道走到黑了。
因此特斯拉就成為大圓柱電池唯一的擁護(hù)者。
這就是4680圓柱電池誕生的原因。
也就是說(shuō)4680大圓柱電池,并非它的性能優(yōu)越性,成本有多低,而是特斯拉想要自研電池,有且只有這一條路可以走。
那么4680大圓柱電池是怎么成為市場(chǎng)的寵兒呢?
答案是吹出來(lái),是的你沒(méi)看錯(cuò),這不是我亂說(shuō),而是馬斯克一向的做法。
大部分大型的上市企業(yè)在研發(fā)新技術(shù)和工藝的時(shí)候,都習(xí)慣先做了再說(shuō),因?yàn)檎f(shuō)了做不出來(lái)很容易影響股票,對(duì)股東也難以交代。
但是馬斯克卻非常另類(lèi),他根本不管股東的,甚至還主動(dòng)說(shuō)特斯拉股價(jià)太高,勸大家不要買(mǎi),因此把高管氣得不行。
他的一貫作風(fēng)就是先說(shuō)再做。
比如一體化鑄造技術(shù),全自動(dòng)駕駛等等先進(jìn)的技術(shù),馬斯克都是先吹一下,然后再去實(shí)現(xiàn)它。
吹的技術(shù)和工藝多了,有些能實(shí)現(xiàn),有些則 被狠狠打臉,所以喜歡馬斯克的人說(shuō)他推動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展,不喜歡他的人說(shuō)他太高調(diào)。
在電池上也是如此,他一直在吹圓柱電池。
比如21700電池研發(fā)成功時(shí),馬斯克就吹噓說(shuō):21700電池將會(huì)是世界上能量密度最高,且最便宜的電池。
實(shí)際上這款電池并沒(méi)有成為主流的動(dòng)力電池,反而是比亞迪和寧德時(shí)代的方形電池最受歡迎。
其實(shí)馬斯克在評(píng)價(jià)21700電池時(shí),還算謙虛的,他吹4680電池才是真正吹上了天。
按照馬斯克的說(shuō)法,第三代的4680電池其電池容量至少可以提升5倍,輸出功率提升6倍,電量從10%充到80%僅需15分鐘即可。
如果從數(shù)據(jù)來(lái)看,4680電池的性能確實(shí)非常得炸裂,可以全方位碾壓了前兩代的圓柱電池。
最關(guān)鍵的是性能提升了,它的成本不但沒(méi)漲反而下降了,大概每千瓦時(shí)的成本可以降低14%左右。
最后在評(píng)價(jià)4680時(shí),馬斯克用了一句同樣炸裂的評(píng)語(yǔ),他說(shuō),“這種電池是技術(shù)上的巨大突破,將會(huì)徹底改變電動(dòng)車(chē)行業(yè)的規(guī)則?!?/p>
全球電動(dòng)車(chē)的領(lǐng)頭羊都公開(kāi)出來(lái)站臺(tái)了,你說(shuō)其他企業(yè)怎么可能不關(guān)注這種技術(shù)路線呢。
那么,4680電池到底如何?
從技術(shù)上來(lái)說(shuō),它確實(shí)非常亮眼,圓柱電池體積越大,散熱就越困難。
而4680電池的的直徑是46mm,高度是80mm,已經(jīng)無(wú)限接近圓柱電池的散熱極限了,可以說(shuō)將電池容量拉滿了。
同時(shí),為了保證電池的安全性和性能,特斯拉在4680電池上應(yīng)用上了非常多的新技術(shù)。
比如說(shuō)將傳統(tǒng)電池的雙極耳、三極耳創(chuàng)新性地改成全極耳結(jié)構(gòu),加強(qiáng)電池的散熱和輸出能力。還有正負(fù)極材料由濕法涂布工藝改成干法涂布工藝,可以降低制造成本的同時(shí),還能提高電池性能。
所以特斯拉自研的4680電池剛剛公布,就受到了市場(chǎng)的熱捧。
包括LG化學(xué)、松下、億緯鋰能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、蜂巢能源等等國(guó)內(nèi)外的電池廠都在研究和跟進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。
但問(wèn)題是,當(dāng)時(shí)這些工藝和性能都是在實(shí)驗(yàn)室里證明的,并沒(méi)有真正量產(chǎn)驗(yàn)證,就好比有人和你說(shuō)實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了核聚變發(fā)電,大部分人下意識(shí)覺(jué)得這項(xiàng)技術(shù)估計(jì)還得50年才能用的到。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是還不靠譜。
這個(gè)結(jié)果我也早就做視頻科普過(guò)。
按照特斯拉的規(guī)劃:2022年時(shí),4680電池的產(chǎn)能將達(dá)到100GWh,可以滿足100萬(wàn)輛電動(dòng)車(chē)的需求。
結(jié)果咋樣,別說(shuō)100萬(wàn)輛電動(dòng)車(chē),就是10萬(wàn)輛都很難滿足。
2021年就宣布將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),然后馬上就改口說(shuō)2022年才能正式量產(chǎn),到了2022年4680電池的確量產(chǎn)了,但是一個(gè)工廠的每周產(chǎn)能只要能滿足1000輛汽車(chē)需求,也就是說(shuō)一個(gè)超級(jí)工廠全力生產(chǎn)一年才能搞定48000輛汽車(chē)。
而且這還是4680電池閹割后的才能拿出的成績(jī)。
比如4680電池號(hào)稱(chēng)能量密度比上代電池提高35%以上,結(jié)果并沒(méi)有,它的能量電池只有244 Wh/kg,比21700電池還低。
還有4680原本是高鎳電池,沒(méi)有采用價(jià)格比較高的鈷作為電池材料,但是加州大學(xué)圣地亞哥分校在分析發(fā)現(xiàn),4680電池為了提高性能,使用了更多昂貴的金屬鈷。
在特斯拉的規(guī)劃中,4680電池原本是正負(fù)極都用干式涂布工藝,但直到現(xiàn)在,也只有負(fù)極材料應(yīng)用了干式涂布工藝,正極材料重新用回濕法涂布。
其中最大的原因就是干法濕布難度太大了,因?yàn)殡姌O的體積都大幅增加,涂布時(shí)更容易受到外界的壓力、溫度和靜電等因素的影響,導(dǎo)致它的良品率一直不達(dá)標(biāo)。
這還沒(méi)完。
大圓柱電池還有一個(gè)很大的缺陷,就是它的可維修性近乎為零。
美國(guó)一個(gè)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)對(duì)特斯拉的電池包進(jìn)行了拆解,發(fā)現(xiàn)為了保護(hù)內(nèi)部圓柱電池,電池包的內(nèi)部都被一種像“磚頭一樣堅(jiān)硬”的泡沫填滿了。
這就導(dǎo)致電池包出現(xiàn)一丁點(diǎn)問(wèn)題,就得全部拆開(kāi),重新涂膠,重新灌膠,再做一遍密封防水測(cè)試。這一套復(fù)雜的工序走下來(lái),花的錢(qián)跟重新買(mǎi)一個(gè)電池包也差不了多少了。
換句話說(shuō),這樣的電池包只要有一點(diǎn)小磕碰,小瑕疵,很有可能就沒(méi)有維修的價(jià)值了。目前這個(gè)消息還沒(méi)有被特斯拉證實(shí)過(guò)。
如果是真的,那么對(duì)于中國(guó)消費(fèi)者來(lái)說(shuō),并不是一個(gè)好消息。
它就像特斯拉的一體化壓鑄技術(shù)一樣,可以減少建造的成本,但是維修成本和保險(xiǎn)費(fèi)用都會(huì)被提高,甚至有可能面臨部分保險(xiǎn)公司拒保的風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)然一切要等4680電池量產(chǎn)后才能知道。
我說(shuō)這些并不是想說(shuō)4680電池不好,恰恰相反我是認(rèn)可它的創(chuàng)新,能夠以一己之力改變圓柱電池的命運(yùn)是非常不容易的。
但是它的缺點(diǎn)也不少,刻意拔高4680電池的地位,甚至將它當(dāng)作可以彎道超車(chē)寧德時(shí)代,就有點(diǎn)夸張了。
倒不是說(shuō)寧王不可超越,而是這種例子太多了。
自從寧德時(shí)代成為電池領(lǐng)域的龍頭后,美日韓等國(guó)家的企業(yè),甚至是其他中企都在針對(duì)寧德時(shí)代的弱點(diǎn)發(fā)力。
從早期的磷酸鐵鋰電池,到后來(lái)鈉電池,甚至還在實(shí)驗(yàn)室的固態(tài)電池和鋁電池等等,只要某種技術(shù)火了,大家就開(kāi)始說(shuō)彎道超車(chē)。
但事實(shí)上,寧德時(shí)代也在各種提前布局,比如鈉電池剛剛火起來(lái),寧德時(shí)代就已經(jīng)完成產(chǎn)業(yè)化,豐田宣布固態(tài)電池突破某個(gè)性能值,寧德時(shí)代就實(shí)現(xiàn)了“凝聚態(tài)電池”,能量密度高達(dá)500Wh/kg,
大概率會(huì)率先用在航空航天上了。
而且寧德時(shí)代還自研麒麟電池,電池的壽命、安全性、快充速度乃至能量密度全都得到提升,它的電容量比4680電池還要高出13%。
因?yàn)槌錾男阅?,麒麟電池還斬獲了美國(guó)《時(shí)代》周刊2022年度最佳發(fā)明獎(jiǎng)。
更難能可貴的是麒麟電池已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)了,并且與多家企業(yè)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。
兩者誰(shuí)能勝出還不一定呢s。
就算退一萬(wàn)步說(shuō)獎(jiǎng)大圓柱電池真的在未來(lái)成為最佳的電池路徑之一,寧德時(shí)代同樣不怕,他們?cè)缇陀胁季至恕?/p>
2022年9月,寧德時(shí)代與寶馬集團(tuán)達(dá)成合作協(xié)議,雙方將在中國(guó)和歐洲的兩座工廠中,為其生產(chǎn)直徑46mm的大圓柱電池,每座工廠的產(chǎn)能將達(dá)到20GWh,足夠裝配超過(guò)50萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)。
也就是說(shuō)大圓柱電池是寧德時(shí)代軟肋的說(shuō)法有點(diǎn)站不住腳。
先不說(shuō)大圓柱電池前景能否勝過(guò)麒麟電池,固態(tài)電池,甚至是空氣電池等等,就說(shuō)它真的被大家認(rèn)可了,以寧王的制造能力,想要擴(kuò)大產(chǎn)能也是非常容易的。
當(dāng)然,不管是中企還是外企,能研發(fā)出更好的電池,我都是很開(kāi)心的,畢竟不管哪家勝利,我們消費(fèi)者都是最大的受益者。
也祝愿大圓柱電池能盡早量產(chǎn)吧。
好了我是熊貓,本期視頻就到這里,我們下期見(jiàn)!
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