在動(dòng)力電池領(lǐng)域，過(guò)去一直以方型、軟包、小圓柱為主流封裝形式，自2020年特斯拉提出4680電池以來(lái)，業(yè)界開(kāi)始對(duì)46系大圓柱電池寄予厚望。不過(guò)，由于大圓柱電池工藝難度大，量產(chǎn)較為困難，隨后的幾年中，4680電池鮮有規(guī)模化量產(chǎn)裝車的消息披露。

近日，有消息稱，特斯拉電池團(tuán)隊(duì)最新的任務(wù)是年底量產(chǎn)全干法的4680大圓柱電池，“現(xiàn)在已經(jīng)有電芯在裝車準(zhǔn)備做測(cè)試了，先在美國(guó)量產(chǎn)，歐洲工廠緊隨其后。”

特斯拉雙干法4680電池正在量產(chǎn)爬坡，有哪些核心看點(diǎn)?我國(guó)46系大圓柱電池何時(shí)規(guī)模化量產(chǎn)?我國(guó)雙干法電極技術(shù)目前進(jìn)展如何?結(jié)合市場(chǎng)信息，我們將進(jìn)行階段性的梳理。

01

特斯拉4680電池量產(chǎn)要點(diǎn)

近日，在2024年Q2財(cái)報(bào)會(huì)議上，特斯拉介紹了關(guān)于4680電池的量產(chǎn)進(jìn)展，其中有幾個(gè)方面值得關(guān)注：

一是，今年第二季度其量產(chǎn)型4680電池產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)較快增長(zhǎng)，交付量較第一季度增加51%，同時(shí)成本顯著降低。

二是，據(jù)特斯拉方面介紹，當(dāng)前，其生產(chǎn)的4680電池每周可配套超1400輛Cybertruck使用。

三是，據(jù)介紹，今年7月，特斯拉雙干法4680電池，已搭載到首輛Cybertruck原型車上，且已進(jìn)入車輛測(cè)試驗(yàn)證階段。這被特斯拉視為其技術(shù)工藝突破的一個(gè)里程碑。

四是，正極干法工藝爬產(chǎn)，特斯拉計(jì)劃在今年第四季度實(shí)現(xiàn)其正極干法工藝的量產(chǎn)，且要實(shí)現(xiàn)4680電池和其它替代方案成本平價(jià)的目標(biāo)。

據(jù)報(bào)道，特斯拉電池團(tuán)隊(duì)最新的任務(wù)是今年年底量產(chǎn)雙干法4680電池，“現(xiàn)在已經(jīng)有電芯裝車準(zhǔn)備測(cè)試，(未來(lái))先在美國(guó)量產(chǎn)，歐洲工廠緊隨其后。”

業(yè)內(nèi)人士表示，特斯拉此次透露的核心是：其4680電池持續(xù)爬產(chǎn)，預(yù)計(jì)將于今年年底前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而采用雙干法工藝正是其量產(chǎn)降本的一個(gè)關(guān)鍵措施。

值得一提的是，2020年特斯拉提出4680電池之時(shí)就表示，其新技術(shù)可以讓電池成本下降50%。未來(lái)，如果其真能夠?qū)崿F(xiàn)50%的降本，那么對(duì)于提高車型競(jìng)爭(zhēng)力，其優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。

基于此，分析人士指出，特斯拉量產(chǎn)的4680電池在年內(nèi)逐漸與供應(yīng)商制造的電池實(shí)現(xiàn)平價(jià)，可能只是短期目標(biāo)，未來(lái)或?qū)⒗^續(xù)進(jìn)行工藝升級(jí)，以進(jìn)一步降低電池制造成本。屆時(shí)，可能對(duì)電池產(chǎn)業(yè)格局帶來(lái)不小的影響。

02

年底或現(xiàn)大圓柱電池量產(chǎn)潮

國(guó)內(nèi)電池企業(yè)方面，寧德時(shí)代、億緯鋰能、比亞迪、遠(yuǎn)景動(dòng)力、國(guó)軒高科、正力新能、力神電池、比克電池、瑞浦蘭鈞、中創(chuàng)新航等國(guó)內(nèi)主流電池企業(yè)都已布局大圓柱電池賽道。

商業(yè)化方面，寧德時(shí)代、億緯鋰能和遠(yuǎn)景動(dòng)力已成為寶馬集團(tuán)的大圓柱電池供應(yīng)商;億緯鋰能等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)大圓柱電池的配套裝車;頭部電池企業(yè)大圓柱電池新品不斷涌現(xiàn)。

其中，億緯鋰能大圓柱電池已配套江淮瑞風(fēng)RF8和長(zhǎng)安啟源部分車型;今年推出其大圓柱電池新產(chǎn)品Omnicell全能電池;其位于匈牙利德布勒森的乘用車大圓柱電池生產(chǎn)基地，已于去年年底開(kāi)工。

國(guó)軒高科今年推出了三元體系46大圓柱產(chǎn)品——星晨電池，預(yù)計(jì)今年第四季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

正力新能推出的正力騏龍大圓柱電池系統(tǒng)，能夠支持大型純電MPV車型滿電續(xù)航超1000公里，且實(shí)現(xiàn)充電10分鐘，增加續(xù)航500公里的超快充技術(shù)應(yīng)用。

力神電池第一代46系大圓柱電池，可以滿足乘用車1000公里續(xù)航的需求。

遠(yuǎn)景動(dòng)力位于美國(guó)南卡羅萊納州零碳電池工廠已于2023年6月開(kāi)工，規(guī)劃年產(chǎn)能30GWh，預(yù)計(jì)將從2026年起為寶馬提供46系大圓柱電池。

資料顯示，比克電池4680電芯能量密度超302Wh/kg，全極耳4695電芯能量密度超270Wh/kg。其大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃為2024年2.5GWh、2026年15GWh、2028年30GWh。

中創(chuàng)新航計(jì)劃到2024年四季度實(shí)現(xiàn)其46系列6C充電倍率大圓柱電池的量產(chǎn)。

值得注意的是，多家中國(guó)企業(yè)的量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)在今年年底，而LG新能源、三星 SDI、日本松下等海外電池企業(yè)也計(jì)劃在今年年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大圓柱電池的量產(chǎn)。屆時(shí)，或?qū)⒊霈F(xiàn)一波大圓柱電池量產(chǎn)潮。

從技術(shù)角度看，電池企業(yè)在電極工藝方面并未透露過(guò)多信息，而如特斯拉采用的雙干法工藝，國(guó)內(nèi)鋰電設(shè)備廠商已提早布局。

03

干法工藝趨勢(shì)：設(shè)備集成一體化

干法電極工藝是4680電池制造工藝中最重要、也是難度最大的一項(xiàng)技術(shù)工藝，我國(guó)鋰電設(shè)備企業(yè)研發(fā)的相關(guān)設(shè)備，已經(jīng)陸續(xù)導(dǎo)入下游企業(yè)進(jìn)行驗(yàn)證。

從工藝來(lái)看，目前鋰電池正負(fù)極的制造主要采用濕法電極工藝。該工藝將活性物、導(dǎo)電劑、粘接劑按比例混合在溶劑中，并將該混合物通過(guò)涂布機(jī)涂覆在集流體表面并輥壓，再進(jìn)行烘干等工序而制成極片。

而干法電極工藝，通常是將活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑組成的粉末干混后，直接噴涂到集流體上，或者通過(guò)碾壓/熱壓制成自支撐的極片。

先導(dǎo)智能、贏合科技、利元亨、曼恩斯特、納科諾爾、清研納科、上海聯(lián)凈、江蘇嘉拓、三一技術(shù)、東福來(lái)、尚水智能等國(guó)內(nèi)設(shè)備企業(yè)，已在干法設(shè)備領(lǐng)域持續(xù)加碼。

資料顯示，先導(dǎo)智能干法電極設(shè)備可以綜合提升薄膜質(zhì)量及離子電導(dǎo)率，其全自動(dòng)化工序可以保障電池良率，并實(shí)現(xiàn)降本增效。

在混料段，據(jù)相關(guān)資料介紹，先導(dǎo)干法粉體綜合測(cè)試儀搭載自主研發(fā)的專用測(cè)試分析軟件，可滿足客戶在配方開(kāi)發(fā)、材料測(cè)評(píng)、工藝驗(yàn)證及質(zhì)量評(píng)價(jià)等多場(chǎng)景的檢測(cè)需求，助力干法電極工藝從實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模量產(chǎn)。在成膜段，其干法成膜復(fù)合一體機(jī)可實(shí)現(xiàn)間隙雙面同步復(fù)合，連續(xù)成膜，且由于搭載高剛性高精度輥壓系統(tǒng)，設(shè)備可達(dá)到1μm以內(nèi)的輥跳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)成膜的高度一致性，溫度均勻性≤±0.5℃，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

贏合科技今年6月在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示，目前已成功開(kāi)發(fā)干法固態(tài)極片輥壓設(shè)備，將持續(xù)開(kāi)發(fā)整套干法固態(tài)極片制造系統(tǒng)。

利元亨今年5月表示，已開(kāi)發(fā)出干法電極核心裝備，并取得多項(xiàng)專利。

作為國(guó)內(nèi)最早一批布局干法設(shè)備的企業(yè)，曼恩斯特已推出400型干法復(fù)合制膜一體機(jī)。據(jù)相關(guān)資料介紹，該設(shè)備制膜寬度150mm～800mm、制膜厚度75μm～250μm、面密度精度誤差±1%、厚度精度±2μm、壓輥壓力最大50T、輥壓速度最快高達(dá)65m/min、壓輥輥縫間隙0～2mm、輥縫調(diào)節(jié)精度0.001mm，均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

納科諾爾今年5月曾透露，已推出干法電極設(shè)備四輥、五輥、八輥、十輥等系列產(chǎn)品，且客戶測(cè)試反饋良好，正在進(jìn)行電芯級(jí)別測(cè)試。

目前，干法電極主要有兩種開(kāi)發(fā)策略，一是通過(guò)噴涂方式進(jìn)行制備，二是通過(guò)錕壓方式進(jìn)行制備，我國(guó)相關(guān)企業(yè)多以后者為主，而日本的Toyota等公司則是前者的代表性公司。

從干法極片工藝趨勢(shì)看，將加料、混料、纖維化、制膜、輥壓、分切、收卷等功能集成在一起，可以大幅減少制造時(shí)間、提高效率及一致性，因此設(shè)備集成化已成為業(yè)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)，將有更多廠商推出干法復(fù)合制膜一體機(jī)。

值得一提的是，干法工藝較濕法對(duì)輥壓設(shè)備的工作壓力、輥壓精度以及均勻度要求更高。頭部混料、輥壓設(shè)備企業(yè)或?qū)⒙氏仁芤嬗诟煞姌O對(duì)于工藝升級(jí)的需求。