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特斯拉将推4款全干法4680,海内外大圆柱发展持续“分化”

10/10 11:10
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继干法正极工艺定型、量产迈过1亿颗电芯(半干法)节点后,近期市场又传出特斯拉将推出4款全干法4680电池、并应用于不同EV车型的消息。反观国内,今年来大圆柱电池应用于储能、eVTOL领域的动态频出。

46系大圆柱电池产业化在加速释放出明朗信号的同时,也进一步分化出不同发展路径。

特斯拉重押全干法4680动力

据外媒披露,特斯拉将于2026年集中更新四款全干法4680电池,分别以“NC05”、“NC20”、“NC30”和“NC50”为代号,NC指代 new cell。其中,NC05强调耐用性,预计配套Robotaxi、Semi卡车等(由此看来有可能会采用铁锂正极,支撑低成本和长寿命);NC20主打更高系统能量密度,将配套SUV、Cybertruck等。

NC30、NC50还处于研发阶段,可以确定的是将首次引入硅碳负极(据称会将硅碳掺杂比例“谨慎”控制在8%左右)来提高循环寿命和快充倍率。NC30将搭载于轿车车型上,具备更高体积能量密度的NC50则预计上车特斯拉新一代双座跑车Roadster。

二季度财报会上,特斯拉曾宣布干法正极量产工艺完成设计冻结,按计划可于年底前量产全干法4680。结合此前信息来看,主要解决的是干法正极颗粒混合不均易损害辊压设备、以及极片卷绕良率控制的问题。

上述外媒还援引内部人士指出,目前特斯拉全干法正极试验产线的良率仅在20-30%,但于2025年H1达到90%良率、支持全干法4680批量上车Cybertruck、且周产量达到2-3k辆的目标并未改变。为此,特斯拉已计划将全干法4680产线挪至规模更大的、升级改造后的德州奥斯汀工厂。

半干法4680方面,特斯拉在今年9月宣布了第1亿颗电池的下线。第5000万颗半干法4680电池下线发生于6月,这意味着特斯拉大圆柱电池产能在一个季度的时间内实现了翻番。

与此同时,特斯拉4680电池供应商LG新能源、松下在4680电池生产上也有所进展。今年8月,LG新能源宣布开始试产4680电池,年底将进入批量生产阶段。9月,松下称已完成4680电池量产准备。从以上企业的动态来看,海外电池企业正不断加码4680大圆柱电池量产,该趋势由以特斯拉为代表的终端主机厂强势引领和驱动。对于主机厂而言,标准大圆柱电芯的量产,将有利于减少供应链成本,同时缩短车型产品的换代时间、提高制造效率。

国内大圆柱探索多元场景应用

相较于特斯拉继续重押4680动力,国内对于大圆柱电池非动力领域应用的探索则十分活跃,包括数码、储能、eVTOL等。曾有电池厂人士指出,国内车企对于46系大圆柱的接受程度相较海外并不高。

结合市场数据来看,国内大圆柱动力电池的主要供应企业,其1-8月累计装车在个位数GWh级别,公开配套车型也未上量,暂以混动车型为主。国轩高科于上半年发布的三元4695大圆柱动力电池“星晨”,支持4C快充,将在四季度迎来量产,但也将首先向海外主机厂供应。

而综合大圆柱电池在高安全、高充放倍率(全极耳可有效降低电池内阻和发热量),高能量密度(搭载高容量正负极活性材料)、低量产成本上的多重优势,以及国内方形电池在动力领域超高渗透的背景来看,大圆柱在国内向非动力终端的应用并不意外。这也符合动力电池企业制定全场景锂电池方案,获取更多市场增量的策略变化。其中在对安全性、成本控制要求较高的储能领域,铝壳+多极耳+铁锂体系的路线已被广泛采用,国轩高科3系大圆柱、鹏辉能源4系大圆柱、时代联合6系大圆柱电池等已在工商业储能、户储等领域得到批量应用。近期,大圆柱储能电池持续在产品迭代和产能落地上不断迎来新进展。

产品上,鹏辉能源推出新一代大圆柱HOME-II,采用双防爆安全结构,可耐受8倍加速度24h反复极端冲击测试,并通过热失控试验。产能上,9月初,亿纬锂能公告称拟通过发行可转债的形式募集50亿元资金,其中31亿元将投资于建设23GWh圆柱磷酸铁锂储能动力电池项目。此前2月,力华电源科技25GWh大圆柱储能电池项目开工,项目总投资100亿元,将配备全自动储能电池产线,专注于生产“46直径系列”大圆柱电池。

金纳科技大圆柱储能钠电池研发、制造项目也在年初于福建诏安正式签约落地,预计总投资达8亿元。eVTOL低空飞行器则在今年双双吸引了来自市场和大圆柱企业的关注。该领域价格敏感度低,但在安全、能量密度、功率密度等关键性能上要求更为严苛,成为了大圆柱技术迭代的重要推力,以及产品验证的绝佳场景。

产品上,亿纬锂能基于今年推出的Omnicell大圆柱新品,设计了对应的eVTOL整体解决方案,具备320Wh/kg能量密度,10min 80%充电能力、全生命周期10C输出能力,7000次以上循环寿命。目前公司已向海外航空合作伙伴交付A样,并正协助其获取相关航空体系的认证。

中创新航8月发布顶流高能-飞行大圆柱电池,结合半固态技术可实现350Wh/kg能量密度,计划2026年搭载于eVTOL上。公司已与与小鹏汇天正式签约,双方将在低空经济领域展开深度合作。

面向eVTOL领域,比克电池布局的是320Wh/Kg半固态大圆柱产品,并已形成逐步突破390Wh/Kg、450Wh/Kg能量密度,最终过渡到全固态产品的规划。其大圆柱全极耳4680电芯能量密度达到300Wh/Kg,最快13分钟可将电量从10%充至80%。全极耳4695电芯能量密度超过270Wh/Kg。

不难看出,电池企业对细分领域需求的把握,也催生了国内大圆柱电池技术路线的分化,固态电池技术应用于大圆柱电池上正在成为最新趋势。液态电解质含量的减少,既有利于电芯安全性和能量密度的提高,同时在生产上也一定程度上减轻或绕开了全极耳对于电解液浸润的影响。

除了上述中创新航、比克电池之外,正力新能也于今年推出双重半固态超长续航大圆柱电池“正力·骐龙”,综合了固态电解质修饰超高镍正极、固态电解质复合隔膜、同侧出极耳等多项技术创新,可支持大圆柱电池单体能量密度高达306Wh/kg,单颗电芯容量高达49.5Ah。创明新能源宽温准固态大圆柱电池的全自动高速产线也于今年8月正式落地。

大圆柱整线交付提速

国内大圆柱电池企业对于终端需求感知、应用场景和技术路线选择的分化、细化,已落实至产能布局层面。这也带动了配套设备的出货。相较于方形、软包电池,大圆柱电池在制造上的新增供了极耳模切、成型与集流盘焊接等工序。国内与特斯拉在制造工艺上的分化集中在极耳成型环节,国内以揉平为主,特斯拉主要是切叠/切折。

揉平工艺更成熟,主要挑战在于提高空间利用率、碎屑控制与减少对电解液浸润影响等方面。而切叠涉及工序数量多,生产效率还有待提高。逸飞激光首创揉平式成型方法,率先突破行星式无损整形技术,可实现全极耳结构体无损成型。

与此同时,大圆柱所需的模切、焊接、封口工序,均有向激光技术迭代的趋势,在精密激光加工领域有深厚积累的企业,已经更快把握住发展时机,大圆柱自动化生产整线交付的能力不断提升。基于在激光加工设备上的长期布局,以及在极耳揉平技术上的综合突破,逸飞激光已具备成熟的圆柱全极耳电芯自动装配线的交付能力。

近期,逸飞激光46系大圆柱电池量产线迎来千PPM级批量交付,陆续下线50/120/150/240/300/360 PPM等多条量产线。年初,海目星激光大圆柱电池装配线已实现出货,采用直线式布局,产线效率≥60PPM,良率≥99.8%;7月,由海目星激光开发的大圆柱电池真空干燥整线方案交付,具备单机100PPM+产能潜力,故障率≤1%。总的来看,国内大圆柱电池已从技术、产品突破向应用场景拓宽、设备规模交付,产业化确定性也不断增强。

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Tesla 致力于通过电动汽车、太阳能产品以及适用于家庭和企业的综合型可再生能源解决方案,加速世界向可持续能源的转变。

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