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    • 4680大踏步!现有电池体系格局或被改变
    • 发布时间:2022/2/22 11:42:14
    •  4680型无极耳电池,是特斯拉发布了的新型电池类型,据介绍,该电池能量方面提高5倍,续航里程提高16%,动力方面提高6倍。多项创新技术集成于4680大电池,具有革新性的几项重要技术主要分为(1)采用无极耳,建立卷绕式电芯新标准;(2)负极采用硅基负极,突破现有锂电材料能量密度限制;(3)使用CTC集成技术提升生产效率

       

       

      无极耳解决散热难题,助力电池体积的突破。4680电池是21700电池体积的5.48倍,将电池的能量提升5倍,降低电池生产成本14%。然而大体积带来了热量的不可控,增加了燃烧爆炸等风险。无极耳的革新设计便解决了这一难题。往常电池结构中的极耳是从电芯中将正负极引出来的金属导电体,在单极耳的情况下,发热点会集中在极耳的地方。而4680电池去除了单一的极耳,电极一端通过涂盖的导电材料使其直接与电池外部连接,形成全极耳的模式。在电池内部是没有集中发热点的,热都是在里面均匀分布的。并且该技术还提升了电池的快充性能,15min可充至80%的电量,即续航600公里的车,充电10-15min就可以满足400-500公里的续航。

       

       

      硅替代石墨负极材料,降低负极成本,增加续航里程4680电池将使用硅基负极材料。相比锂电池的典型负极材料石墨,硅对于锂的嵌入是石墨的9倍、在地球上更为丰富。而硅的难点是,当它充满锂时,体积会膨胀4倍,粒子的挤压会导致材料的绝缘,失去电池容量。而4680通过使用原始冶金硅的技术成功将负极的成本降低到1.2美元/千瓦时,相较使用石墨成本降低88%。同时,硅将增加电池20%的续航里程。

       

       

      CTC是Cell to Chassis的简称,可理解为CTP(Cell to Pack)的进一步延伸,其核心在于省去模组、打包过程,将电芯直接集成到汽车底盘上,实现更高程度集成化。CTP由于省去了电池模组,相比于传统电池包,可以使体积利用率提升15%-20%,零件数量减少40%,生产效率提升50%并降低动力电池的制造成本。目前像宁德时代、比亚迪、特斯拉等国内外大型电池公司都推出了自己对于CTC的方案。

       

       

      图1:4680电池创新点拆解

       

       

      来源:特斯拉、中国知网、中国能源网、高工锂电、头豹研究院

       

       

      4680电池的推出对于产业链产生了深远的影响。我们就无极耳技术以及新技术路线所需用到的一些增量材料梳理:

       

       

      无极耳技术:

       

       

      (1)对涂布机提出更高的要求:当前我国涂布机市场中主要玩家为赢合科技、嘉拓智能(璞泰来子公司)、浩能科技(科恒股份子公司)。

       

       

      赢合科技、嘉拓、浩能的主要产品均可实现连续涂布,其中赢合科技幅面宽度最大,达到1600mm;浩能科技涂布速度最快。

       

       

      (2)对卷绕机提出更高的要求:卷绕机当前市场主要竞争者为先导智能、赢合科技、利元亨。先导智能已经开发出圆柱全极耳电芯自动卷绕机并已成功上市,具备先发优势。赢合科技在今年2月份成功推出18ppm大圆柱卷绕机

       

       

      (3)对激光器提出更高的要求:从以往2170电池的脉冲激光器点焊,到目前4680电池线或激光点阵,激光焊接工艺提升,可能会从原来的脉冲激光器变为连续激光器,整体造价增加。当前我国极耳激光焊接主要厂商为联赢激光、大族激光以及光大激光。目前,联赢激光公开表明已布局4680电池焊接技术,已处于样机装配调试中。

       

       

      核心材料增量:

       

       

      (1)硅基负极:相比锂电池的典型负极材料石墨,硅对于锂的嵌入是石墨的9倍、储量更加丰富。而石墨等其他材料的能量密度已经挖掘的差不多了,使用硅基负极有望打破目前的限制。相关公司有贝特瑞、中国宝安

       

       

      (2)高镍三元:高镍三元成本将比铁锂更低,而且随着CTP 技术的提升,高镍三元能量密度有望进一步提升,而铁锂提升空间有限。因此,高镍三元对于电动车的长续航发展更有帮助。高镍三元概念股有中伟股份、容百科技、长远锂科、当升科技。而镍矿作为原材料,也会迎来需求受益,标的涉及华友钴业、盛屯矿业、格林美等。

       

       

      (3)单壁碳管:主要是天奈科技,硅基负极本身导电性能差,因此会增加碳纳米管的使用,且为单壁碳纳米管。

       

       

      (4)LiFSi:主要是天赐材料,LiFSI具有较好的热稳定性、电化学稳定性、更高电导率,提升电池性能

       

       

      (5)结构件:4680圆柱电池电化学材料端变化较小,主要改变在结构件和工艺。与方壳相比,4680圆柱电池对模具和定位等设备环节提出了更高的要求,需要用到卧式冲压生产技术。标的有科达利、昇兴股份。

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