8 月 24 日消息,據《晚點 Auto》,蔚來汽車正在自研磷酸錳鐵鋰和 4680 電池,并計劃量產這兩種電池,供給蔚來及子品牌阿爾卑斯。
5月24日,蔚來計劃在上海市嘉定區安亭鎮新建研發項目,包括從事鋰離子電芯和電池包研發的31個研發實驗室,以及1條鋰離子電芯試制線和1條電池包pack線,擬投資2.185億元,預計今年8月至10月期間施工。
圖/蔚來汽車文件截圖
隨后 6 月,李斌在一季度財報電話會中表示,蔚來已組建超 400 人的電池相關團隊,將在 2024 年推出 800V 高壓平臺電池包。
據媒體消息稱,上述800V高壓電池包將采用4680圓柱電池,計劃將搭載到蔚來第三代平臺(NT3)的車型上。
蔚來還將小規模投產磷酸錳鐵鋰電池,供應蔚來子品牌阿爾卑斯。該品牌定位 20 萬-30 萬市場區間,預計 2024 年上市。
認識4680電池
7 號電池、5 號電池、18650、2170 和 4680 電池個頭對比,4680 明顯要大不少
4680 電池即直徑 46 mm、高 80 mm 的圓柱電池,目前特斯拉使用的 18650 和 2170 電池也符合這一命名規則,其中 18650 電池最后一個「0」的含義是圓柱,只不過 2170、4680 電池省略了。目前主要是特斯拉應用,已于得州工廠量產,并成功搭載于部分 Model Y 車型中,未來一段時間內也是各大廠商的發展方向之一。
特斯拉 4680 電池的核心技術創新點
從 18650 到 21700 的升級從數字就可以看出來頗有點擠牙膏的味道,有點像最近兩年的高通驍龍芯片,而 4680 電池相比 2170 電池,不僅是體積增加了 448%,更多的是與全極耳、高硅負極、與 CTC 結合等革命性的技術相結合,最終才有了續航增加 54%,成本下降 56%,單位產能設備投資額下降 69% 的擠爆牙膏式的提升。
特斯拉 4680 電池通過采用全極耳的方案來讓二者兼顧,極耳簡單來說就是正負極充放電時的接觸點,傳統電池在正負極各有一個極耳,這樣就帶來一個問題,電流從正極流向負極時,如上圖左邊所示,要穿越很長的橫向路徑,這樣內阻自然上來了,不僅損耗電池的能量,而且發熱問題難以解決。
4680 圓柱電池 VS CTP 方形電池
首先從結構上方形電池的成組效率是明顯優于高于圓柱電池的,預計優秀的 CTP 方形電池能達到 80%—90%,4680 + CTC 能達到 70% 以上,這點也不難理解,4680 電池雖然比之前大了不少,但跟大的方形電池比還是很小的,一輛 Model Y 上大約需要 960 顆 4680 電池,換成方殼可能只需要 6 到 10 塊,數量越少,與化學物質無關的其他部件占比就越低。
不過由于方形電池單體電芯大,并且是面接觸,這樣就給方形電池的散熱和熱失控防護帶了很大的難度,因此方形電池三元電池正極并不太適合往超高鎳的方向發展,同時上面說到方形電池的負極不適合添加太多「硅」,因此方形電池的單體能量密度無法做得太高。
而圓柱電池因為單體電芯小,本身比較容易散熱,再加上全極耳的應用讓熱量集中在下面更容易針對性散熱,因此可以采用比較激進的高鎳方案,再配合高硅負極,單體能量密度能達到 300 Wh/kg,未來如果采用超 90% 比例鎳的正極,單體能量密度能達到 350—400 Wh/kg 。
這樣下來,雖然方形電池的集成效率高,但 4680 圓柱電池的單體能量密度高,綜合下來,二者的系統能量密度差不多。
而圓柱電池作為已經商業化超過 30 年的品種,工藝最為成熟,在生產效率、良品率、投資成本等方面都有一定優勢。比如良品率方面,松下的 2170 電池能達到 99% 以上,相比方形電池能達到 90% 就已經是非常優秀的水平了。
另外在生產效率方面,同樣采用卷繞工藝的話,圓柱電池同心圓卷繞的特性先天效率就高出不少,比如按照億緯鋰能最新的產線,每分鐘可以生產 200 顆 2170 電池,而類似產線的方形電池 200 Ah 以內的一般一分鐘能生產 10—12 個、200 Ah 以上的大方形一分鐘產量不足 10 個。如果是一臺搭載 80 度電的新車,圓柱電池的生產大約需要 20 分鐘,而方形電池則需要 30 分鐘。
如果 4680 電池大規模量產順利,預計 2024 年后每 kWh 的 4680 電池成本比三元方形電池便宜 50—100 元,一輛 100 度電池的電動汽車成本能低出 5,000—10,000 元。
因此從三元電池體系(包含無鈷電池、四元電池)的角度來看,如果 4680 電池的良品率能快速提升,將憑借一定的成本優勢,同時超高的充放電功率,在中高端市場將逐步對方形三元鋰電池形成替代效應。
而在中低端市場仍以磷酸鐵鋰電池為主,磷酸鐵鋰先天就比較穩定不容易熱失控,因此就更適合集成效率高但不容易散熱的方形電池。因此未來的局面很可能是一些高端車型開始逐步使用 4680 三元電池,中低端則以 CTP 方形磷酸鐵鋰電池為主。
責任編輯: 李穎