4680電池尚未正式問世就火了。


這兩日,星云股份和高瀾股份等鋰電產業鏈公司先后在投資者互動平臺回答與4680電池相關的投資者問題;而真正將4680電池推到浪潮之上的是松下和特斯拉的動作。


加拿大安大略省馬卡姆市市長弗蘭克斯卡皮蒂發布推特宣布,特斯拉將在該市建造一座工廠,用于生產電池制造設備,并供應全球超級工程;而業內普遍認為特斯拉這一舉動意在加快4680電池量產進程。無獨有偶,此前,松下曾首次披露為特斯拉研發生產4680電池原型,并表示在技術上基本已準備好量產特斯拉4680電池。


招商證券分析認為,隨著特斯拉等車企未來相繼搭載4680電池,高鎳電池發展有望加快,而其外殼制造工藝、極耳焊接等環節可能也會相應地進步與變化;東吳證券則表示,大圓柱電池在能量密度和生產成本方面存在巨大優勢,未來有望成為一種重要的技術路線。


“呼之欲出”的4680電池到底是什么?


2020年9月,特斯拉在電池日上首次公開描繪了4680電池。特斯拉方面曾展望稱,相較于此前采用的2170電池,4680電池的電芯容量是2170電池的五倍,能夠提高相應車型16%的續航里程;同時,特斯拉表示,估算4680電池方案將比2170電池方案成本有所降低,大約降低14%。


到底什么是4680電池?4680電池是指直徑46毫米 、高度80毫米、單節容量為22Ah的鋰電池;相較于2170鋰電池,4680電池的體積更大,也被稱為大圓柱電池。從技術層面來看,特斯拉4680電池最大的特點是無極耳技術;但實際上,無極耳技術并不是取消極耳,而是讓電池的接觸面全部具備極耳功能,降低電阻等,有利于解決電池容量大幅增加后存在的潛在安全問題。


天風證券表示,4680電池將帶來全材料體系ASP的提升,其中有增量邏輯的是硅基負極、碳納米管、LiFSI電解液;同時隔膜空卷、鋁箔和銅箔等材料用量減少;此外設備工藝也有相應的更新,例如,極耳技術和涂布。一位電池行業從業者表示,4680電池的優點一是圓柱體的弧形表面,接觸面積相比方形少,減少熱量傳遞,降低熱失控的概率;二是同樣體積內需要的電池少,降低BMS的難度。


與現階段鋰電池相比,首先,4680電池通過降低結構件重量占比將電池整體能量密度提升約10%-20%;同時單體容量也比傳統電池增加,倍率性能相對于有極耳電池提升6倍。其次,在成本方面,浙商證券分析認為,無極耳設計將降低電池發熱,降低電池液冷系統費用,同時能量密度提升降低單GWh成本,整體來看受益于無極耳架構與電池包的設計,成本或將降低50%。


長江證券在研報中指出,4680圓柱電池的邊際變化,將帶來部分材料、設備環節的積極變化;例如高能量密度材料的導入,預計高鎳、含硅負極等新技術推廣會加速;結構件方面將采用預鍍鎳鋼殼工藝,有望提高產品的抗腐蝕性、一致性和安全性;同時對加工設備、模具以及拉伸工藝的要求也更嚴格,封裝工藝、極耳工藝也會有變化。


而相對于行業,反應更為迅速的是資本市場。日前,受4680電池利好消息影響,鋰電池板塊集體走高,多家企業一路高漲或是封漲停板,例如11月8日億緯鋰能盤中最高漲幅超18%,股價創歷史新高;11月10日,孚能科技、鵬輝能源、百川股份等個股一路高漲。


電池廠商加速布局,4680電池量產近了?


由于4680大圓柱電池兼具安全性高和成本低的雙重優勢,車企和電池廠商都將4680大圓柱電池的布局規劃提上日程。


11月5日億緯鋰能宣布,子公司億緯動力擬與荊門高新技術產業開發區管理委員會簽訂《合同書》,分別在荊門高新區投資建設20GWh乘用車用大圓柱電池生產線及輔助設施項目、16GWh方形磷酸鐵鋰電池生產線及輔助設施項目,投資項目固定資產投資總額約為62億元;業內分析認為,其中涉及的大圓柱電池生產線或為4680和4695大圓柱電池生產線。與此同時,億緯鋰能董事長劉金成表示,“將在荊門動力儲能電池產業園建設4680和4695大圓柱電池生產線?!?/p>


據悉,寧德時代也將加快大圓柱電池的研發節奏,規劃八條生產線;而比克電池則是一向堅持圓柱路線,今年3月發布全極耳4680圓柱電池,電芯樣品預計年內實現批量下線。


實際上,從頭部電池廠商的布局來看,蜂巢能源、LG化學、三星SDI、松下等都已布局大圓柱/4680電池的開發。松下方面曾公開表示,松下正準備為特斯拉批量生產4680大圓柱電池單元,4680電池產品開發的技術目標已基本實現,但大規模量產仍存在技術門檻。例如需要把制造工藝提高1-2個級別,否則容易出現安全問題。


不僅電池廠商在加速大圓柱/4680電池的研發量產,車企方面也在加緊為大圓柱/4680電池的量產鋪路。特斯拉去年提出4680電池,計劃2022年初在美國工廠實現4680電池裝車,業內預測國內至少到2023年實現4680電池裝車;目前特斯拉計劃在加拿大建設工廠。


除了特斯拉之外,寶馬集團也有大圓柱電池的研發規劃。據了解,寶馬4695三元大圓柱預計開標100-120GWh,7年周期,預計正式批量生產的時間為2024年。


車企和電池廠商的加速布局是否意味著4680電池/大圓柱電池量產時間點越來越近?按照當前電池廠商和車企公布的規劃來看,業內普遍認為,4680電池/大圓柱電池從2022年開始進入加速滲透期,預計量產時間集中在2022年-2024年。


天風證券表示,“國內廠家在4680電池產能規劃完成后,從前期技術交流、協議簽訂到設備交付大約需要4個月至6個月。由于目前行業火爆,設備交付周期可能會延長到6個月至8個月;因此,預計明年4月-6月之間有批量的產線交付,而海外的4680電池交付將晚于國內廠商?!?/p>


動力電池技術路線如何演進?推動三元高鎳路線加快發展,鋰電產業鏈再升級


隨著新能源汽車的快速發展,動力電池的需求也隨之增加。SNE Research預測,到2023年,新能源車的動力電池需求預計將達到406GWh,供應預計為335GWh,缺口約為18%;到2025年,供應缺口將達到40%左右;中信證券預計,鋰電池需求未來五年的復合增速在30%以上。


至于4680電池/大圓柱電池是否會成為動力電池產業趨勢和方向,業內持有不同觀點。一方面,有觀點認為4680電池/大圓柱電池量產仍需要一段時間,電池技術路線仍在朝著多元化發展;另一方面,有觀點認為,對于需要快充的車型以及系統設計能力、BMS能力強的車企來講,4680電池/大圓柱電池需求量高,其成本、效率和安全性都有明顯優勢。自然,也有持中立觀點,認為根據純電動汽車的需求、車企的系統設計能力等因素,需要先考慮能否駕馭4680電池/大圓柱電池。


另外,業內有觀點認為,4680電池/大圓柱電池的推出將驅動三元高鎳路線的加速發展;開源證券認為,鋰電池龍頭搶位布局4680電池/大圓柱電池,能夠通過產品創新驅動鋰電產業鏈的升級,從本質上可以提升高鎳三元的使用。


目前,動力電池技術路線以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池為主,今年磷酸鐵鋰電池實現逆襲,出于成本、技術特點優勢與三元鋰電池無較大差別等因素,多家車企車型也普遍配備磷酸鐵鋰電池。從整體動力電池行業來看,業內認為基于不同級別的純電動汽車、不同的目標用戶群體對出行、價格等有不同的需求,純電動汽車的續航里程也呈現出多元化的需求,動力電池也會呈現多種技術路線共存市場的局面。


新京報貝殼財經記者 王琳琳 編輯 岳彩周 校對 楊許麗