Com o anúncio da Tesla de que a bateria 4680 modelo y será entregue aos usuários na América do Norte, a bateria de cilindro grande ficou mais uma vez no vento.
Eve Energy Co.Ltd(300014) chairman liujincheng disse que a bateria cilíndrica 4680 grande pode ser descrita como “o padrão final, a confiabilidade final, a fabricação final e o sistema final”. Desde a primeira aparição da bateria 4680 no “dia da bateria” da Tesla em setembro de 2020, as empresas de baterias de energia em casa e no exterior parecem cheirar novas oportunidades de negócios.
Comparado com o 18650 anterior e outras baterias cilíndricas pequenas, por que o 4680 atraiu muita atenção desta vez? Liujincheng acredita mesmo que a grande bateria cilíndrica pode ser a direção técnica final da bateria de energia, porque reflete “segurança absoluta e vantagem de custo”.
É mesmo esse o caso?
4680 de 18650 a 4680, a bateria cilíndrica tem “crescido”
Pode-se dizer que a cooperação entre Tesla e Panasonic testemunhou o desenvolvimento de baterias cilíndricas.
A bateria cilíndrica surgiu pela primeira vez por volta de 1991, é a 18650, uma bateria cilíndrica de lítio com um diâmetro de 18mm e um comprimento de 65mm, desenvolvida pela Sony do Japão. Esta bateria é a primeira bateria comercial de íons de lítio no mundo. É também o modelo de bateria cilíndrica mais comum no mercado. É usado principalmente em campos industriais e de consumo.
Tesla começou então a era de comercialização de baterias de lítio cilíndricas automotivas.
er.由于当时动力电池方案并不十分成熟，而松下18650电池有深厚的技术积淀，安全性和一致性都达到了非常高的水准，于是特斯拉首次用它作为车辆的动力电池，每块动力电池大约包含6831节松下18650电池。此后，松下将18650的电池容量从2Ah提升到4Ah，开始在Model S上大规模使用。’, ‘dstEm 2008, a Tesla lançou seu primeiro roadster Como o esquema de bateria de energia não era muito maduro naquela época, e a bateria Panasonic 18650 tinha uma acumulação técnica profunda, e sua segurança e consistência atingiram um nível muito alto, Tesla usou-a como a bateria de energia do veículo pela primeira vez. Cada bateria de energia continha cerca de 6831 baterias Panasonic 18650. Desde então, a Panasonic aumentou a capacidade da bateria de 18650 de 2ah para 4ah, e começou a usá-lo em grande escala no modelo s.
A fim de melhorar ainda mais a densidade de energia da célula e reduzir o custo, a bateria cilíndrica 21700 desenvolvida conjuntamente pela Tesla e Panasonic foi lançada com sucesso em 2017 e aplicada ao modelo 3. A bateria cilíndrica 21700 adota NCA (alumínio cobalto de níquel) + esquema de carbono de silício, e sua energia é 50% maior do que a de 18650. Ao mesmo tempo, o preço de venda do sistema 21700 é de cerca de US $ 170 / wh, que é cerca de 9% menor do que os US $ 185 / wh do sistema de bateria 18650.
Desde então, a Tesla continuou a se concentrar na bateria cilíndrica de grande escala. Em 2019, a Tesla solicitou uma patente 4680 cilindros grandes. Em setembro de 2020, a Tesla assumiu a liderança no lançamento da bateria 4680 suportada por orelha sem eletrodos, cátodo de silício e tecnologia livre de cobalto na reunião de acionistas e no dia da bateria. O experimento mostra que leva apenas 15 minutos para que a bateria 4680 carregue de 10% a 80%, enquanto leva 25 minutos para que a bateria 21700 carregue para 70%. Estima-se que a energia da bateria 4680 grande cilíndrica será aumentada em 5 vezes, a quilometragem de resistência será aumentada em 16%, e a potência será aumentada em 6 vezes.
Em maio de 2022, a Tesla anunciou que planejava entregar oficialmente o modelo de bateria 4680 y a usuários comuns. Este modelo está equipado com bateria Tesla 4680 e bateria estrutural. Atualmente, ele é entregue apenas a usuários perto da fábrica do Texas. Ao mesmo tempo, a Tesla também pede à Panasonic que acelere o desenvolvimento de sua bateria 4680.
três vantagens atraem os olhos, Tesla empurrou 4680 para reduzir significativamente o custo
Porque é que o Tesla escolheu o 4680? As principais razões são a melhoria da densidade energética, a segurança e a diminuição do custo.
Em termos de densidade de energia, a densidade de energia de 4680 única célula pode atingir 300wh / kg, maior do que o monômero de lítio de ferro atual 160200wh / kg e ternário 200300wh / kg.
De acordo com os materiais oficiais do dia da bateria de Tesla, de 21700 a 4680, o volume da célula aumentou 448%, mas a área de superfície aumentou apenas 180%, ou seja, a proporção da massa de peças estruturais no peso total da bateria diminuiu com o aumento do diâmetro da bateria cilíndrica, e a densidade de energia da bateria cilíndrica grande aumentou.
Do ponto de vista dos materiais de aplicação, os principais fabricantes ainda adotam o esquema ncm811 de alto níquel usado em baterias ternárias. Atualmente, a maioria das baterias usa eletrodos negativos de grafite. A capacidade específica da grafite em aplicação prática atingiu cerca de 330370mah / g, o que atingiu o teto de capacidade específica teórica de 372mah / g; A capacidade específica do silício é 10 vezes maior do que a da grafite, e pode chegar a 4200 mah / g. Tesla introduziu a tecnologia “dopada com silício” já em 2017, quando foi equipada com 21700 baterias. Cerca de 5% – 6% da liga de silício foi misturada, representando uma proporção relativamente pequena. Devido à alta resistência mecânica do invólucro de aço inoxidável 4680, ele pode absorver totalmente a força de expansão do silício no processo de carregamento e descarga. No futuro, a proporção de dopagem do silício pode exceder 10%.
No entanto, existem alguns problemas na aplicação de novos materiais Chen Xiao, executivo-chefe da Huaan Securities Co.Ltd(600909) nova energia e automóvel, disse à China que o investimento em ativos fixos, investimento unitário e custos de processamento no estágio inicial será relativamente grande, e levará algum tempo para obter toda a linha de produção e melhorar o rendimento.
A segurança da bateria cilíndrica é refletida principalmente em fuga térmica. A superfície da bateria embalada quadrada e macia é reta, e não há quase nenhuma lacuna depois que o módulo é formado, resultando em transferência de calor óbvia quando o calor está fora de controle. No entanto, mesmo quando a superfície do arco da bateria cilíndrica está em contato total, ainda haverá grandes lacunas, e a energia do monômero também é baixa, o que pode dificultar a transferência de calor entre as baterias em certa medida.
Alguns especialistas técnicos da bateria de lítio disseram que a maior característica do projeto da bateria cilíndrica é que quando a especificação da bateria cilíndrica é dada ao fornecedor, contanto que os engenheiros da bateria prestem atenção às características, proporção convencional e melhoria da capacidade da bateria, os engenheiros subsequentes do módulo e do bloco podem testar diferentes esquemas de gerenciamento térmico nesta especificação, de modo que a bateria cilíndrica tem forte plasticidade em termos de segurança.
Em termos de custo, 4680 reduz principalmente o custo por meio da expansão do tamanho da bateria e do projeto CTC (célula ao chassi).
“Do ponto de vista de toda a linha de embalagem, o custo de investimento do escudo cilíndrico pode ser reduzido em 30%-40%.” Disseram os especialistas em tecnologia de bateria de lítio acima. O número de baterias no 4680 pode ser reduzido de mais de 6000 no 18650 para 960, o que significa que a taxa de utilização do espaço do pacote é melhorada e a dificuldade de controle do BMS (sistema de gerenciamento de bateria) é reduzida.
No momento, o custo da bateria 21700 é de cerca de 0,698 yuan / wh, e o custo da bateria 4680 em 2025 é esperado para ser 0,323 yuan / wh O custo da célula quadrada é de 0,75 yuan /wh em 2022, e estima-se que o custo de China Industrial Securities Co.Ltd(601377) .
Como o 4680 tem uma estrutura dupla, pode ser usado não apenas como um equipamento de fornecimento de energia, mas também como um membro estrutural, e pode ser aplicado de forma flexível ao projeto CTC de vários modelos. Comparado com a bateria 21700, o 4680 pode reduzir o número de peças em 370.
De acordo com as informações públicas da bateria Tesla no dia, a Tesla está confiante em reduzir o custo unitário de 4680 em 56%, dos quais o design da célula responde por 14%, a fábrica de células responde por 18%, o material negativo responde por 5%, o material positivo responde por 12% e a integração do chassi da célula responde por 7%.
No entanto, em termos da situação real, os especialistas acreditam que a curva de custo atual das baterias cilíndricas ainda está em uma posição relativamente alta, e pode demorar muito tempo para realmente realizar o custo-alvo de Tesla. Em particular, o preço atual de materiais de níquel alto e fórmulas relacionadas à bateria ainda são relativamente caros.
fabricantes chineses de baterias aceleram o layout, e ainda é necessário observar quando a produção em massa ocorrerá
Depois de 2017, devido ao declínio dos subsídios para novos veículos de energia, os modelos low-end de curto alcance que suportam baterias cilíndricas na fase inicial não puderam ser subsidiados. As baterias cilíndricas foram espremidas por baterias quadradas, e a participação de mercado caiu de 27,2% em 2017 para 9,7% em 2020. BIC, dominado por linhas cilíndricas, uma vez caiu em crise de dívida, e watmar recentemente declarou falência.
Com o surgimento de 4680, os fabricantes chineses mais uma vez fixaram suas vistas em baterias cilíndricas.
“Você pode fazer o que quiser. A linha de produção de baterias cilíndricas expande-se mais rápido e o gasto de capital é menor. É mais fácil de produzir do que a bateria quadrada.” Um novo gerente do fundo de energia disse.
Eve Energy Co.Ltd(300014) 2021 anunciou em novembro que uma grande linha de produção de baterias cilíndricas e instalações auxiliares para carros de passageiros com uma capacidade anual de 20gWh seria construída, com um investimento total de cerca de 3,2 bilhões de yuans; Em junho de 2022, a empresa anunciou uma série de grandes investimentos em projetos de bateria, dos quais o montante total de investimento de “projeto de bateria de íon de lítio de carro de passageiros” é de 4,375 bilhões de yuans. Depois que o projeto for concluído, formará uma capacidade anual de bateria de íon de lítio de armazenamento de energia de 20gwh grande cilindro 46 série.
Eve Energy Co.Ltd(300014) liu Jincheng, presidente do conselho de administração, disse uma vez que grandes baterias cilíndricas e baterias de lítio de ferro laminado serão a direção do produto do layout e desenvolvimento chave da empresa no campo de baterias de energia. Atualmente, o progresso do desenvolvimento de Eve Energy Co.Ltd(300014) s é óbvio para todos, mas a capacidade de carregamento rápida, resistência interna e densidade de energia correspondente podem não atender aos requisitos de alto padrão.
Recentemente, foi relatado que Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) z ( Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) .sz) recebeu o aviso de ponto fixo do cliente BMW e fornecerá baterias cilíndricas para os novos veículos elétricos BMW. A fim de reduzir o custo da bateria, a BMW está considerando usar baterias cilíndricas na nova plataforma elétrica a partir de 2025.
De acordo com os especialistas, Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) tem uma linha de produção cilíndrica em Liyang, com uma produção de cerca de 2-3gWh em 2021 Para Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) .
Além disso, Anhui Jianghuai Automobile Group Corp.Ltd(600418) sh ( Anhui Jianghuai Automobile Group Corp.Ltd(600418) .sh), energia de favo de mel, bateria BIC, etc., são todos dispostos em termos de grandes colunas.
Em fevereiro de 2021, Anhui Jianghuai Automobile Group Corp.Ltd(600418) cbak tecnologia energética assinou um acordo estratégico de desenvolvimento conjunto de produtos por três anos, que desenvolverá em conjunto 4680 baterias de lítio e baterias; Em 2021, a energia do favo de mel entrou no campo das grandes colunas.A empresa uma vez demonstrou os resultados de P & D de 4680 células no dia da inovação do auto show de Xangai, usando a mesma estrutura infinita do ouvido que Tesla; A BIC é a primeira empresa de baterias na China a produzir 4680 baterias cilíndricas de orelha polar. Anteriormente, era esperado que 4680 amostras de células fossem roladas da linha de produção em lotes em 2021.
De acordo com insiders, empresas chinesas tais como Eve Energy Co.Ltd(300014) Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) . Desde a construção da fábrica de baterias até seu comissionamento, a China manteve um registro eficiente de 8-10 meses. China tem vantagens óbvias nos pontos de tempo de chegada da planta, Mobilização Construção e comissionamento de equipamentos. Portanto, a velocidade de produção da China é mais rápida do que a de países estrangeiros, e pode ser capaz de começar a produção em dois ou três anos.
No entanto, atualmente, novas forças e algumas empresas de marcas antigas ainda estão fazendo pesquisas preliminares em baterias cilíndricas, e o projeto do módulo subsequente e o processo de fabricação ainda precisam ser avaliados. Além disso, é incerto quanto essas empresas realmente planejaram, quantos fornecedores de energia confiáveis existem e quanto eles podem fornecer de forma estável.
velocidade de iteração técnica é rápida, e 4680 é difícil se tornar a forma final de bateria cilíndrica
Da tendência dos principais fabricantes acelerarem o layout do 4680, não duvidamos da escolha da Tesla no nível da bateria.
Com a Tesla entregando veículos equipados com 4680 baterias, Everbright Securities Company Limited(601788) 2025, estima-se que as vendas de veículos Tesla equipados com 4680 baterias excederão 1,6 milhão, representando quase 50% do total de vendas, e a capacidade instalada deve chegar a 123gWh No contexto do alto volume de vendas da Tesla e da maturidade contínua da tecnologia 4680, espera-se que a capacidade instalada global de 4680 baterias atinja 264gWh em 2025, e a taxa de penetração da capacidade instalada global de baterias de energia e baterias cilíndricas atinja 22% e 68%, respectivamente.
Sob a previsão da perspectiva brilhante da comercialização, acredita-se que 4680 é provável se tornar a forma final da bateria cilíndrica. No entanto, vários especialistas da indústria disseram à China que esta declaração provavelmente não é sustentável.
“É difícil dizer qual é a tecnologia. É um processo passo a passo. Parece improvável que o 4680 se torne a forma final de uma bateria cilíndrica.” O gerente do fundo disse.
Embora a bateria cilíndrica 4680 seja muito popular no momento, nem todos os fabricantes de baterias estão correndo para construir cilindros grandes. Chen Xiao disse que a forma final é um pouco absoluta, porque alguns fabricantes não estão com pressa de desenvolver-se em direção ao alto níquel, e alguns são feitos apenas de conchas quadradas ou pequenos cilindros. Neste momento, a indústria ainda está em fase de desenvolvimento, tudo é possível, todos estão apalpando.
Na verdade, não só a tecnologia de baterias cilíndricas está melhorando, mas também a substituição de baterias quadradas está acelerando.
O primeiro tem Byd Company Limited(002594) s ( Byd Company Limited(002594) .sz) baterias que aumentaram a utilização do volume em mais de 50%. Após a atualização, tem uma velocidade de carregamento rápida de apenas 20 minutos de 30% para 80% e 6 kW de potência de descarga externa. O último tem a terceira geração CTP Tecnologia lançada por Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) s, nomeadamente “bateria Kirin”. Sob o mesmo sistema químico e o mesmo tamanho da bateria, a potência da bateria Kirin pode ser aumentada em 13% em comparação com o sistema 4680.
Linshuwen, um pesquisador no instituto de pesquisa de tecnologia de novos materiais automotivos da China Oriental, disse que, no futuro, grandes baterias cilíndricas podem coexistir com baterias quadradas. Assim como baterias ternárias de lítio coexistem com baterias de fosfato de ferro de lítio, é valioso explorar uma variedade de tecnologias para reduzir a ansiedade dos usuários.
