近日，比克電池分享4680電池引發(fā)熱議，圓柱電池關(guān)注度提高。大圓柱電池性能進(jìn)一步提升，或?qū)⒊蔀橄乱淮鷪A柱的主流。
1. 事件分析：比克電池分享最新進(jìn)展，首發(fā)4680圓柱電池
3月19日，比克電池召開媒體溝通會(huì)，分享了大圓柱技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展及未來計(jì)劃。比克電池首席科學(xué)家林建表示，比克正與同客戶合作進(jìn)行下一代圓柱電池—全極耳大圓柱電池的應(yīng)用開發(fā)，4680電芯樣品預(yù)計(jì)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)批量下線。
全極耳技術(shù)：全極耳是大圓柱的前提，極耳的數(shù)量和位置分布對(duì)電池內(nèi)部的電流分布和溫升產(chǎn)生顯著的影響，直接決定大圓柱的放電效率，目前圓柱電芯行業(yè)內(nèi)常用的極耳工藝是傳統(tǒng)的單/雙極耳。
大圓柱想法早有布局：早在2010年左右，比克就認(rèn)識(shí)到圓柱的趨勢(shì)是單節(jié)尺寸越做越大，一方面單體能量增加，可減少整包的電芯數(shù)量，進(jìn)而降低成本;另一方面，加之全極耳技術(shù)的搭載，在功率、安全性等方面均會(huì)優(yōu)于小圓柱。
2. 技術(shù)背景：圓柱電池關(guān)注度提高，大圓柱電池性能進(jìn)一步提升
2020年國(guó)內(nèi)新能源汽車動(dòng)力電池裝機(jī)電量62.85GWh，同比微增1%，從電池外觀形狀上，方形電池仍是主力，但是圓柱電池成國(guó)內(nèi)唯一增長(zhǎng)的電池形狀。2020年，圓柱電池裝車量達(dá)8.35GWh，同比逆勢(shì)正增101.9%。
相比于傳統(tǒng)圓柱，大圓柱性能明顯提升，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：1)空間利用率高。因?yàn)閳A柱尺寸從小做到大，單體數(shù)目少，所以實(shí)際空間利用率變大;2)成本降低。對(duì)BMS各方面的管控要求減少，結(jié)構(gòu)件的使用和生產(chǎn)工序會(huì)減少，成本隨之降低;3)安全性高。全極耳或者無極耳電芯，在電池內(nèi)部沒有集中發(fā)熱點(diǎn)，熱都是在里面均勻分布。4)性能提升。快充性能進(jìn)一步提升，15分鐘內(nèi)可將電池從0充至80%的電量，功率密度峰值可達(dá)1000W/kg以上。
3. 技術(shù)趨勢(shì)：4680型大圓柱電池或?qū)⒊蔀橄乱淮鷪A柱的主流
比克電池：比克首席科學(xué)家林建表示，4680是經(jīng)過計(jì)算之后的尺寸，綜合了能量密度、成本各方面算出來的最優(yōu)結(jié)果。比克全極耳強(qiáng)化電芯功率，實(shí)現(xiàn)零電池事故，比克電池的4680目前標(biāo)定為25Ah，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過18650電池的3Ah。以往8000顆電池組成的電池包，現(xiàn)在只需要1000顆，一定程度上減少了對(duì)BMS的要求。4680以后，未來應(yīng)該不再有模組，基本上以CTP為主，所以電芯的尺寸要根據(jù)整車的底盤設(shè)計(jì)、熱管理、模具配合來做，還要有一些成本上的考慮，未來4680型電池可能會(huì)成為下一代圓柱的主流。
特斯拉：2020年9月23日，特斯拉股東大會(huì)及電池日上展示了“4680型電池”新產(chǎn)品，引起了業(yè)界廣泛關(guān)注，特斯拉的4680電池，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，采用激光雕刻的無極耳技術(shù)。特斯拉公布數(shù)據(jù)顯示，4680電池的能量密度提升了5倍，續(xù)航里程提升了16%，輸出功率提升了6倍，并且成本還降低了14%。
4. 技術(shù)展望：4680大圓柱電池的批量生產(chǎn)時(shí)間預(yù)計(jì)是2023年
按照趨勢(shì)分析，比克電池有望比LG、松下更早量產(chǎn)，大圓柱電池的行業(yè)批量生產(chǎn)預(yù)計(jì)將于2023年開始，最早會(huì)用在動(dòng)力電池市場(chǎng)。
5. 產(chǎn)業(yè)追蹤：各動(dòng)力電池企業(yè)紛紛布局新的技術(shù)路線和解決方案
隨著新能源汽車市場(chǎng)的發(fā)展，動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展的步伐依然在加速。除4680大圓柱電池外，近日多企業(yè)在電池安全性方面加大研發(fā)力度，在產(chǎn)品和技術(shù)領(lǐng)域，各新能源主機(jī)廠和動(dòng)力電池企業(yè)加快布局“不起火”的動(dòng)力電池，僅2020年以來，就有多家動(dòng)力電池及整車廠發(fā)布新的技術(shù)方案，聚焦于解決新能源汽車起火的安全問題。2021年3月10日，廣汽埃安發(fā)布新一代動(dòng)力電池安全技術(shù)——彈匣電池系統(tǒng)安全技術(shù)(簡(jiǎn)稱“彈匣電池”)，從電芯材料、電池結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)四個(gè)維度，提升了動(dòng)力電池的安全性。
此前，包括比亞迪、寧德時(shí)代等等主流電池企業(yè)也發(fā)布了自己的不起火動(dòng)力電池技術(shù)(下表)。2021年CIBF電池展上，中航鋰電開發(fā)的高能量密度三元電池系統(tǒng)不起火技術(shù)及產(chǎn)品首次亮相。采用首款MIR-平臺(tái)PACK技術(shù)，電池超長(zhǎng)續(xù)航800Km+，超級(jí)快充20min(5%-80%，500KM+)，汽車行駛30W公里無衰減;模塊化安全艙平臺(tái)設(shè)計(jì)+系統(tǒng)級(jí)溫控設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)體積比能量、質(zhì)量比能量。產(chǎn)能規(guī)劃方面，南京發(fā)布2021年經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重大項(xiàng)目計(jì)劃中就有5個(gè)鋰電池項(xiàng)目在列、三星SDI投資55億擴(kuò)產(chǎn)匈牙利電池工廠，考慮投資在天津擴(kuò)建電池廠、寧德時(shí)代擴(kuò)建時(shí)代上汽產(chǎn)能、國(guó)軒高科動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目落戶合肥等。
盡管當(dāng)前這些安全技術(shù)并沒有得到消費(fèi)者的使用認(rèn)證，但可以肯定的是，經(jīng)過行業(yè)和企業(yè)的共同努力，新能源汽車安全技術(shù)正在提升。
表 主流企業(yè)近期發(fā)布的安全電池技術(shù)
