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想买特斯拉?强烈建议等等4680!

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时间:1900/1/1 0:00:00

“饼干桶”4680(也叫“46800”)的电池像推土机一样一步步向汽车行业推进。

2月19日,特斯拉的推特账号甚至宣布,“庆祝我们1月份生产的第100万块4680电池!”

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

但按照一辆车960块电池计算,相当于装了1041辆车。所以这次下线仪式的象征意义大于实际意义。

与特斯拉长期合作的松下早在2月份就表示,预计将于今年4月开始试产4680电池。松下还打算在松下大阪总部附近的和歌山进行进一步的试产,正式量产的时间和地点尚未确定。

但曾有日本媒体报道称,该工厂年产能不足10GWh,仅能满足15万辆电动汽车的消费。

但无论如何,在4680电池量产后,“当我们真正能交付4680时,我们计划优先考虑特斯拉。”松下首席财务官梅田美田这样说道。

根据去年年底的一次专家交流总结,“未来的两个主流路径是中端机型CTP+磷酸亚铁锂,高端机型CTC+4680。”

随着4680电池量产的到来,不可避免的会冲击原有的电池行业格局。

大规模生产的影响

在之前的文章《4680电池即将量产!谁最慌?》,曾提到“4680电池以超出业界预期的速度进入量产阶段,对原有电池行业格局造成冲击,突破里程焦虑后,对燃油车和电动车格局造成冲击。"

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

因为4680电池可以大大减少电池组中的电芯数量。

比如根据每个电池组的装机容量,需要7200+18650个圆柱形电池,而二代21700电池需要4400+左右,4680电池只需要950 ~ 1000个。

根据特斯拉官方介绍,全新一体化底盘采用“4680+CTC”电池组设计,由960(40x24)块电池组成。

而且众所周知,4680电池的容量是上一代21700电池的5倍,达到300Wh/kg,内部采用无极耳设计。

目前4680电池量产最重要的问题是良率。

在《车展细光观察》一文中也写道,通过努力,特斯拉4680电池的良品率已经从最初的20%快速提升到80%。但距离大规模应用的90%收益率基准还有很大距离。

但这一次,从特斯拉第100万块电池下线来看,4680电池在美国加州弗里蒙特14条试产线上的良品率最终平均达到了92%,这是4680电池自2020年9月上市以来的最新进展。

速度真的很快。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

按照朱总裁对“汽车电子设计”的解读,1月22日弗里蒙特工厂的日产能为6249块电池,564块废品。

除一条专用包装线外,几台包装设备(7台产量100件/天,6台产量200件/天)的成品率为79 ~ 97%(平均成品率为92%)。

但相对于21700电池99%的行业良率,4680电池还有很大的提升空间。所以业内认为4680短时间内的收益率在95%左右,这是一个非常不错的数字。

也有分析指出,4680电池之所以难以快速提升良率,还是与其整体结构有关。

除了隔膜卷绕过程中正负极之间短路外,电池内部结构采用的鱼鳞涂布技术在涂布不均匀时也会影响良率。

另外,极耳与集电板或外壳的连接需要面焊技术,激光焊接工艺和焊接量变多,激光强度和焦距不好控制,容易焊穿电芯或不焊穿,造成废品。

所以也就不难理解为什么大多数企业把4680电池量产的时间定在了2023年。

当然,特斯拉第100万颗4680电池的量产下线,是一个非常具有象征意义的好的开始。中信证券研究报告认为,特斯拉4680电池有望引领产业变革。

对于行业内的电池厂商,如当代安普科技有限公司、比亚迪等,如果不跟进,也是亏损的吧?

4680的技术升级

众所周知,特斯拉在技术和各方面一直信奉“第一原则”。

所以无论是全栈自研FSD芯片,还是集成压铸技术,包括4680电池,从最初在业界的不了解到引领潮流,真的是很可怕的对手。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

而且特斯拉的4680电池还在进化。

2月22日在Twitter上,一位特斯拉研究员@TroyTeslike爆料了关于特斯拉4680电池2022-2024年的性能规划,其中:

第一代4680电池于2022年量产,电池容量为98Wh,2023年第二代电池容量为108Wh,2024年第三代电池容量为118Wh。

此外,Troy预测,到2024年,特斯拉4680电池可以实现体积能量密度增加12.39%,重量能量密度增加18.67%。

那里……re,虽然4680电池采用的技术并不具有颠覆性,但在特斯拉不断的“OTA”迭代下,依然在快速提升性能。

当然,这包括前面提到的几项关键技术:

在电池生产技术方面,特斯拉4680电池采用了麦克斯韦干电极技术,该技术是以2.18亿美元的成本收购的,不仅节省了传统方法带来的溶剂费用和层压机成本,还将电池的能量密度提高了5%左右。

通过将活性正负极颗粒与聚四氟乙烯(PTFE)混合使其原纤化,然后直接将粉末卷成薄膜压制在铝或铜的原料上,工艺相对简单,生产速度更快。

所以干电极技术很有可能成为下一代的技术标杆。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

在电池结构方面,特斯拉4680电池的无极耳技术在我之前的文章中也有详细介绍,在此不再赘述。

正是基于这一技术,电极导电涂层与电池端盖的有效接触面积可以达到100%,大大提高了散热能力。更大的4680电池可以有效解决高能量密度电池的散热问题。

至于电池材料,4680电池采用硅碳负极材料。采用硅负极材料的锂电池的质量能量密度和物理密度可分别提高8%和10%以上。

同时,由于石墨阳极的电压非常接近锂的沉积电位,硅基阳极材料具有更好的安全性。此外,硅材料来源广泛,成本低廉,绿色环保。

值得一提的是,除了4680电池,特斯拉还采用了CTC(Cell to Chassis)技术。

马斯克曾表示,采用CTC技术和一体化压铸技术后,可节省370个零件,机身重量可减轻10%,每千瓦时电池成本可降低7%。

简单来说,CTC比CTP更综合。

CTC不仅重新定义了电池的布局,还整合了整个三电系统。特斯拉在2021年6月公开了这项名为“集成储能系统”的专利。

该专利详细描述了4680结构电池(CTC)电池系统的集成技术。4个月后的10月,特斯拉在德国柏林首次展出了4680结构电池(CTC)。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

当然,国内也有专家表示,“CTC会不会造成一些隐患,比如电池的保护和膨胀?目前只是探索过程,还没有批量(量产)这种技术。”

不过,专家承认,“电池厂未来可能会被颠覆为主导角色。目前4680的技术还没有那么成熟,中国可能不会马上切换,这确实是未来的一个趋势。”

因此,既然这是一种趋势,中国的当代安培科技有限公司就没有理由落后。

当代安培科技有限公司也在加快研发,计划在2025年左右推出自己的CTC方案,预计2028年升级为下一代智能CTC。

无独有偶,就在特斯拉庆祝第100万块4680电池下线的同一天,在上海临港新区特斯拉超级工厂旁,当代安普科技有限公司投资4.4亿美元的当代安普科技有限公司(上海)智能科技集成电动底盘开发项目和瑞庭时代上海智能电力系统项目(二期)也正式开工。

虽然当代Amperex科技有限公司没有说清楚,但是“一体化电动底盘开发项目”应该是CTC。

此外,在电池的BMS管理上,特斯拉采用了多面散热的方式,这也成为了引导行业趋势的一种方式。

其实特斯拉采用的技术,分开来看,并不是特别难,但是特斯拉的“首次创新”方案真的超级。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

我在“46800电池,终结燃油时代?””说很多业内人士低估了4680电池的作用。

但事实是……车企和电池企业的反应速度还是很快的,早就意识到了特斯拉的先进之处,只是不说而已。

“小趋势”,大趋势

目前国内有很多车企和电池企业在研发4680电池。

汽车公司包括保时捷、宝马、JAC、东风等。对4680电池感兴趣或已经与电池公司共同推动4680电池的开发。目前宝马已经决定采用4690电池,但保时捷的规格和型号尚未确定。

至于电池企业,之前在《细光车展观察》中写道,亿纬锂能也在研发4680电池,走46950路线,这是为了避开特斯拉专利。

但是46950电池也有极耳,说明技术上有代差,主要是很难保持一致性。

根据早前的资料,亿纬锂能代表46800和46950电池的布局。预计2023年产能释放20GWH,2024年达到40GWH。现在来看,46950电池最快可能在2022年量产。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

亿纬锂能相关负责人当时告诉我,46950项目已经在建,但不方便合作方透露。

“46950主要是增加容量,让它更一致。因为电池越小,越容易产生压差。而46950减少了损失。”

说到江淮,2019年,江淮的技术总监曾表示,“我们已经意识到了它的独特优势,我们已经研发了一年多的配方和细节。我也可以告诉你,这些世界顶级公司走的都是这条路线。这些顶级公司都认可这条道路的正确性,大概两三年后大家就会知道了。”

现在业内都知道JAC和BIC电池合作开发46800/46105电池。自行车电池去年3月显示4680电芯,预计2023年开始量产。

经济学家何帆曾说:“大多数创新都发生在最小和最大的地方,而在最小的地方形成的小趋势恰恰可以改变世界。”

既然JAC“看清楚了未来的趋势”,那么46800电池什么时候才能成为行业的大趋势呢?

当然,首先要从“小趋势”入手。

在动力电池总装机容量方面,根据韩国研究机构SNE研究发布的最新数据,2021年全球各国注册的动力电池总装机容量为296.8GWh,同比增长102.18%。“饼干桶”4680(也叫“46800”)的电池像推土机一样一步步向汽车行业推进。

2月19日,特斯拉的推特账号甚至宣布,“庆祝我们1月份生产的第100万块4680电池!”

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

但按照一辆车960块电池计算,相当于装了1041辆车。所以这次下线仪式的象征意义大于实际意义。

与特斯拉长期合作的松下早在2月份就表示,预计将于今年4月开始试产4680电池。松下还打算在松下大阪总部附近的和歌山进行进一步的试产,正式量产的时间和地点尚未确定。

但曾有日本媒体报道称,该工厂年产能不足10GWh,仅能满足15万辆电动汽车的消费。

但无论如何,在4680电池量产后,“当我们真正能交付4680时,我们计划优先考虑特斯拉。”松下首席财务官梅田美田这样说道。

根据去年年底的一次专家交流总结,“未来的两个主流路径是中端机型CTP+磷酸亚铁锂,高端机型CTC+4680。”

随着4680电池量产的到来,不可避免的会冲击原有的电池行业格局。

大规模生产的影响

在之前的文章《4680电池即将量产!谁最慌?》,曾提到“4680电池以超出业界预期的速度进入量产阶段,对原有电池行业格局造成冲击,突破里程焦虑后,对燃油车和电动车格局造成冲击。"

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

因为4680电池可以大大减少电池组中的电芯数量。

比如根据每个电池组的装机容量,需要7200+18650个圆柱形电池,而二代21700电池需要4400+左右,4680电池只需要950 ~ 1000个。

根据特斯拉官方介绍,全新一体化底盘采用“4680+CTC”电池组设计,由960(40x24)块电池组成。

而且众所周知,4680电池的容量是上一代21700电池的5倍,达到300Wh/kg,内部采用无极耳设计。

目前4680电池量产最重要的问题是良率。

在《车展细光观察》一文中也写道,通过努力,特斯拉4680电池的良品率已经从最初的20%快速提升到80%。但距离大规模应用的90%收益率基准还有很大距离。

但这一次,从特斯拉第100万块电池下线来看,4680电池在美国加州弗里蒙特14条试产线上的良品率最终平均达到了92%,这是4680电池自2020年9月上市以来的最新进展。

速度真的很快。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

按照朱总裁对“汽车电子设计”的解读,1月22日弗里蒙特工厂的日产能为6249块电池,564块废品。

除一条专用包装线外,几台包装设备(7台产量100件/天,6台产量200件/天)的成品率为79 ~ 97%(平均成品率为92%)。

但相对于21700电池99%的行业良率,4680电池还有很大的提升空间。所以业内认为4680短时间内的收益率在95%左右,这是一个非常不错的数字。

也有分析指出,4680电池之所以难以快速提升良率,还是与其整体结构有关。

除了隔膜卷绕过程中正负极之间短路外,电池内部结构采用的鱼鳞涂布技术在涂布不均匀时也会影响良率。

另外,极耳与集电板或外壳的连接需要面焊技术,激光焊接工艺和焊接量变多,激光强度和焦距不好控制,容易焊穿电芯或不焊穿,造成废品。

所以也就不难理解为什么大多数企业把4680电池量产的时间定在了2023年。

当然,特斯拉第100万颗4680电池的量产下线,是一个非常具有象征意义的好的开始。中信证券研究报告认为,特斯拉4680电池有望引领产业变革。

对于行业内的电池厂商,如当代安普科技有限公司、比亚迪等,如果不跟进,也是亏损的吧?

4680的技术升级

众所周知,特斯拉在技术和各方面一直信奉“第一原则”。

所以无论是全栈自研FSD芯片,还是集成压铸技术,包括4680电池,从最初在业界的不了解到引领潮流,真的是很可怕的对手。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

而且特斯拉的4680电池还在进化。

2月22日,在Twitter上,一位特斯拉研究员@TroyTeslike爆料了关于特斯拉4680电池2022-2024年的性能规划,其中:

第一代4680电池于2022年量产,电池容量为98Wh,2023年第二代电池容量为108Wh,2024年第三代电池容量为118Wh。

此外,Troy预测,到2024年,特斯拉4680电池可以实现体积能量密度增加12.39%,重量能量密度增加18.67%。

那里……re,虽然4680电池采用的技术并不具有颠覆性,但在特斯拉不断的“OTA”迭代下,依然在快速提升性能。

当然,这包括前面提到的几项关键技术:

在电池生产技术方面,特斯拉4680电池采用了麦克斯韦干电极技术,该技术是以2.18亿美元的成本收购的,不仅节省了传统方法带来的溶剂费用和层压机成本,还将电池的能量密度提高了5%左右。

通过将活性正负极颗粒与聚四氟乙烯(PTFE)混合使其原纤化,然后直接将粉末卷成薄膜压制在铝或铜的原料上,工艺相对简单,生产速度更快。

所以干电极技术很有可能成为下一代的技术标杆。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

在电池结构方面,特斯拉4680电池的无极耳技术在我之前的文章中也有详细介绍,在此不再赘述。

正是基于这一技术,电极导电涂层与电池端盖的有效接触面积可以达到100%,大大提高了散热能力。更大的4680电池可以有效解决高能量密度电池的散热问题。

至于电池材料,4680电池采用硅碳负极材料。采用硅负极材料的锂电池的质量能量密度和物理密度可分别提高8%和10%以上。

同时,由于石墨阳极的电压非常接近锂的沉积电位,硅基阳极材料具有更好的安全性。此外,硅材料来源广泛,成本低廉,绿色环保。

值得一提的是,除了4680电池,特斯拉还采用了CTC(Cell to Chassis)技术。

马斯克曾表示,采用CTC技术和一体化压铸技术后,可节省370个零件,机身重量可减轻10%,每千瓦时电池成本可降低7%。

简单来说,CTC比CTP更综合。

CTC不仅重新定义了电池的布局,还整合了整个三电系统。特斯拉在2021年6月公开了这项名为“集成储能系统”的专利。

该专利详细描述了4680结构电池(CTC)电池系统的集成技术。4个月后的10月,特斯拉在德国柏林首次展出了4680结构电池(CTC)。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

当然,国内也有专家表示,“CTC会不会造成一些隐患,比如电池的保护和膨胀?目前只是探索过程,还没有批量(量产)这种技术。”

不过,专家承认,“电池厂未来可能会被颠覆为主导角色。目前4680的技术还没有那么成熟,中国可能不会马上切换,这确实是未来的一个趋势。”

因此,既然这是一种趋势,中国的当代安培科技有限公司就没有理由落后。

当代安培科技有限公司也在加快研发,计划在2025年左右推出自己的CTC方案,预计2028年升级为下一代智能CTC。

无独有偶,就在特斯拉庆祝第100万块4680电池下线的同一天,在上海临港新区特斯拉超级工厂旁,当代安普科技有限公司投资4.4亿美元的当代安普科技有限公司(上海)智能科技集成电动底盘开发项目和瑞庭时代上海智能电力系统项目(二期)也正式开工。

虽然当代Amperex科技有限公司没有说清楚,但是“一体化电动底盘开发项目”应该是CTC。

此外,在电池的BMS管理上,特斯拉采用了多面散热的方式,这也成为了引导行业趋势的一种方式。

其实特斯拉采用的技术,分开来看,并不是特别难,但是特斯拉的“首次创新”方案真的超级。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

我在“46800电池,终结燃油时代?””说很多业内人士低估了4680电池的作用。

但事实是……车企和电池企业的反应速度还是很快的,早就意识到了特斯拉的先进之处,只是不说而已。

“小趋势”,大趋势

目前国内有很多车企和电池企业在研发4680电池。

汽车公司包括保时捷、宝马、JAC、东风等。对4680电池感兴趣或已经与电池公司共同推动4680电池的开发。目前宝马已经决定采用4690电池,但保时捷的规格和型号尚未确定。

至于电池企业,之前在《细光车展观察》中写道,亿纬锂能也在研发4680电池,走46950路线,这是为了避开特斯拉专利。

但是46950电池也有极耳,说明技术上有代差,主要是很难保持一致性。

根据早前的资料,亿纬锂能代表46800和46950电池的布局。预计2023年产能释放20GWH,2024年达到40GWH。现在来看,46950电池最快可能在2022年量产。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD

亿纬锂能相关负责人当时告诉我,46950项目已经在建,但不方便合作方透露。

“46950主要是增加容量,让它更一致。因为电池越小,越容易产生压差。而46950减少了损失。”

说到江淮,2019年,江淮的技术总监曾表示,“我们已经意识到了它的独特优势,我们已经研发了一年多的配方和细节。我也可以告诉你,这些世界顶级公司走的都是这条路线。这些顶级公司都认可这条道路的正确性,大概两三年后大家就会知道了。”

现在业内都知道JAC和BIC电池合作开发46800/46105电池。自行车电池去年3月显示4680电芯,预计2023年开始量产。

经济学家何帆曾说:“大多数创新都发生在最小和最大的地方,而在最小的地方形成的小趋势恰恰可以改变世界。”

既然JAC“看清楚了未来的趋势”,那么46800电池什么时候才能成为行业的大趋势呢?

当然,首先要从“小趋势”入手。

在动力电池总装机容量方面,根据韩国研究机构SNE研究发布的最新数据,2021年全球各国注册的动力电池总装机容量为296.8GWh,同比增长102.18%。国内方面,工信部最新数据显示,2021年我国锂电池总产量将达到324GWh,其中动力锂电池产量220GWh,同比增长165%。

Tesla, JAC, BMW, Porsche, BYD6

“小趋势”一词出自《小趋势》一书,意思是要成为趋势,至少市场份额要超过1%。

那么,根据SNE的数据,4680电池要想成为行业内的“小趋势”,至少装机容量必须超过3 GW。

而且,这是2021年的数据。随着动力电池装机容量的快速发展,这个数字还会继续增加。

在去年7月27日的财报会议上,马斯克表示“预计到明年年底,特斯拉将达到每年100GWh/h的4680块电池的产能。”

虽然看起来还是有点“吹牛”,但是已经让“小趋势”肉眼可见了。因此,业内认为2023年4680电池“量产元年”应该已成定局。

我们知道4680电池的专利是特斯拉在2019年11月提交的。当时,我们不确定“游戏规则”是否可以作为“破坏性”的技术创新来改变。

现在才过去两年,特斯拉已经以“秒速”量产。所以,国内企业真的要更加努力了。国内方面,工信部最新数据显示,2021年我国锂电池总产量将达到324GWh,其中动力锂电池产量220GWh,同比增长165%。

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“小趋势”一词出自《小趋势》一书,意思是要成为趋势,至少市场份额要超过1%。

那么,根据SNE的数据,4680电池要想成为行业内的“小趋势”,至少装机容量必须超过3 GW。

而且,这是2021年的数据。随着动力电池装机容量的快速发展,这个数字还会继续增加。

在去年7月27日的财报会议上,马斯克表示“预计到明年年底,特斯拉将达到每年100GWh/h的4680块电池的产能。”

虽然看起来还是有点“吹牛”,但是已经让“小趋势”肉眼可见了。因此,业内认为2023年4680电池“量产元年”应该已成定局。

我们知道4680电池的专利是特斯拉在2019年11月提交的。当时,我们不确定“游戏规则”是否可以作为“破坏性”的技术创新来改变。

现在才过去两年,特斯拉已经以“秒速”量产。所以,国内企业真的要更加努力了。

标签:特斯拉江淮宝马保时捷比亚迪

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