锂电池4680大圆柱专题研究:极致设计、极致安全、极致制造

4680 有哪些突出优势?

⚫ 4680 大圆柱的诞生背景?后补贴时代,性价比为王,4680 大圆柱电池应运而生,通过电芯设计、电芯工厂、正负极材料以及整车电池一体化这五个方面,4680 电池整体成本可以下降 56%。预计未来大圆柱将替代部分软包和方形的市场份额。

⚫ 4680 有哪些突出优势?1)能量密度高:4680 容量是 2170 电芯 5 倍,仅外形尺寸变化,能量密度可以上升 10%,换用硅碳负极,能量密度上升 20%至 300wh/kg以上;2)安全可靠:圆柱电池周边隔热能力更强。4680 采取顶部水冷和侧面水冷相结合的方式。无极耳设计进一步提高散热性;3)快充优势:4680 电池不仅从材料体系适配快充,同时改变结构提高充电倍率,比如采用全极耳设计。 

⚫ 哪些企业入局 4680?特斯拉进展最快,目前已装车 Model Y,除自供外,松 下、LG、宁德为其 4680 的潜在供应商。宝马计划 2024-2025 年开始大批量生产搭 载 4680 的电动车。亿纬锂能在动力锂电池领域已布局三元圆柱,进军 4680 有技术储备,2021 年宣布与 StoreDot 联合开发 4680 和 4695 两大圆柱电池路线,预计2024 年有望量产。此外,参与方还有戴姆勒、苹果、Lucid、Rivian、小鹏、蔚来、一汽、江淮、比克、蜂巢等,全球掀起 4680 热潮。

⚫ 4680 市场空间有多大?除 Model 3,特斯拉全部车型都计划采用或部分采用4680,尤其是高性能版和长续航版以及 Cybertruck 和 Semi。预计 2025 年特斯拉4680 车型销量有望达到 121 万辆,对应电池装机量约 178GWh,当年车辆渗透率接近 30%,2022-2025 年特斯拉 4680 装机量的复合增速高达 186%。叠加宝马等放量,保守预测 2025 年 4680 电池装机量将超过 200GWh。 

⚫ 4680 引领哪些新趋势?1)超高镍多元正极:NCMA 四元材料在提升镍含量的同时兼顾了降本和材料稳定性。国内高镍正极竞争格局较为集中,CR5 达到86.4%,当升科技是其中的佼佼者;2)硅碳硅氧负极:理论最高克容量可达4200mAh/g,是石墨的 10 倍多,目前量产克容量已超过 400mAh/g。国内实现硅基负极量产及批量供货的企业有杉杉股份、贝特瑞;3)单壁碳管导电剂:碳纳米管可以缓解硅负极膨胀问题,改善循环性能,减少电解液损耗,提升寿命性能。单壁碳纳米管性能更优。天奈科技正在积极研发相关产品;4)制造工艺要求提升:独创干电池涂布、极片极耳切割一体化、激光焊接以及 CTC 结合一体化压铸方面,与传统圆柱相比,存在较为明显的差异化方案。

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