芯智驾──集萃产学研企名家观点，全面剖析AI芯片、第三代半导体等在汽车“大变形”时代的机会与挑战！
集微网消息，目前，无论三元电池还是磷酸铁锂电池，已很难从化学领域能量密度进行大幅突破，为进一步提升汽车的续航能力，通过改变电池结构来提升电池能量密度已成为突破的方向之一，典型代表是比亚迪的刀片电池，通过物理结构的改变，新形态产品在体积比能量密度上比传统铁电池提升了50%，成本下降了30%。
事实上，比亚迪的刀片电池只是个开始，其他动力电池企业及主机厂也在积极布局新的产品形态，期望以此来提升电池能量密度以及汽车的续航里程能力。其中，全球新能源汽车代表企业特斯拉近期对4680大圆柱电池的密集布局，已经对动力电池行业产生化学反应，松下、亿纬锂能、宁德时代、LG化学等产业链企业纷纷跟进，4680电池正迎来新的历史发展机遇，其会成为动力电池的未来吗？
11月5日，本土动力电池制造商亿纬锂能发布公告称，将投资62亿元建设包括20GWH乘用车用大圆柱电池生产线在内的锂电材料项目。据了解，亿纬锂能目前主要布局4680及4695两种大圆柱电池，继今年4月30日与以色列初创电池公司STOREDOT达成《电动汽车战略合作框架协议》后，亿纬锂能已实现对大圆柱电池的试产，目前开始进入到双方合作量产的新阶段。根据计划，新项目将于明年上半年开建，2023年达产。
事实上，带动4680大圆柱电池成为锂电新风向的正是全球新能源汽车领航者之一的特斯拉，其于2020年9月在“电池日”活动上首次推出4680无极耳电池，原计划于今年年底实现10GWH量产，2022年达产100GWH，至2030年，产量将达3TWH。
不过，受工艺成熟度及产线良率影响，特斯拉4680电池量产计划推迟。笔者近日了解到，特斯拉4680电池产品良率已提升至80%，预计2022年将在美国实现量产。同时，特斯拉于11月6日还确认将在加拿大建设一家专注于电池制造设备生产的工厂，此前收购的HIBAR SYSTEMS公司将为其提供支持，推出的设备计划用于生产4680电池。
在特斯拉驱动下，全球排名前五的动力电池企业，已有4家入局4680大圆柱电池的研发。
资料显示，早在2020年10月，LG新能源已在筹备4680电池的研发工作，至今年2月，LG新能源宣布将为特斯拉配套建设一条4680电池试点生产线，同时考虑在美国和欧洲建设新的4680电池新工厂。有报道称，LG新能源4680电池或于2023年量产。
另一家韩国动力电池大厂三星SDI也在今年4月透露正在开发大圆柱动力电池；至今年7月13日，外媒报道称，三星SDI研发的大圆柱电池正是4680电池，且已完成电池样本的研发工作，三星SDI有意借此进入特斯拉供应链。
而松下作为特斯拉“御用”供应商之一，松下电池部门负责人KAZUO TADANOBU此前表示，在特斯拉强烈要求下，松下展开了对4680电池的研发。今年6月，松下计划在大阪SUMINOE工厂试产4680电池，并表示，如果试产顺利，将加大对4680电池的投资，同时向特斯拉以外的主机厂供货。10月25日，松下正式发布4680原型电池。
同时，计划造车的苹果公司，在陷入与宁德时代和比亚迪的谈判僵局后，加大与松下公司的接触，或转向4680电池。
全球动力电池出货量最大的宁德时代，同样在今年8月18日与上海市人民政府牵动合作框架协议，计划在上海临港建设工厂为特斯拉生产4680电池。
此外，宝马公司、江淮汽车（联合比克电池研发）等主机厂也涉足大圆柱电池的研发与应用，其中，宝马公司计划于2024年实现标准作业程序。
显然，除比亚迪外，全球主要动力电池企业已经在布局4680电池，而他们所要供应的对象，除特斯拉外，还将面向其他主机厂。那么，4680电池究竟有何魅力，能让新能源汽车产业链头部企业趋之若鹜？
锂电行业分析师陈磊（化名）表示：“目前动力电池行业原材料价格持续上升，主机厂盈利压力日益严峻；而4680电池通过改变结构，能大幅降低成本，同时，还能带来电池容量的大幅提升，延长电动汽车的续航能力，提升企业及产品的竞争力，这是特斯拉急于推动4680电池的重要原因。”
根据特斯拉公布数据，4680电池将比目前的2170电池提升5倍单体容量，同时提升16%的续航里程，并降低14%的成本。SEVEN调研纪要显示，大圆柱电池技术预计在2024年-2025年间成熟，届时其成本大幅降低至0.45~0.5元/WH，略高于方型磷酸铁锂电池的0.3~0.4元/WH，但低于方型三元电池的0.5~0.55元/WH、软包三元电池的0.55元/WH。
同时，4680电池采用了无极耳等多种新的结构设计，具有更好的热失控表现，能量密度也从目前三元锂电池约200WH/KG提升到280WH/KG以上。目前，特斯拉正在考虑将4680电池直接参与到车身支撑框架中，该设计将会让4680电池组的容量提升30%，其中电池设计提升16%，车辆集成提升14%。马斯克甚至承诺用3年左右的时间将能量密度提升至400WH/KG。
陈磊认为，4680电池技术一旦成熟，其带来的影响不仅仅是成本、续航，还大幅提升汽车的安全性、电池安装及维护的效率，带来的效益显而易见，推动众多动力电池企业及主机厂选择跟进。
“对高端市场来说，4680电池的大容量优势很有竞争力，搭载该电池，新能源汽车续航里程突破1000公里将会变得更轻松，未来，4680电池有望占据高端市场。”另一位业内人士同时认为，“但磷酸铁锂的成本优势还是存在的，4680电池很难取代它，未来中低端市场仍将是磷酸铁锂为主。”
展望未来，该人士表示，欧美将会在特斯拉及松下的布局下，率先搭载4680电池上车；不过该技术目前还不成熟，国内将会持续跟进，未来也会进入到国内市场中来。
此外，目前特斯拉正全球推广磷酸铁锂电池车型，因此，也有业内人士分析认为，不排除特斯拉采用4680大圆柱磷酸铁锂电池方案的可能。
需要说明的是，从2170到4680，电池结构的改变，将会给正极材料、负极材料、铜箔、PVDF、LIFSI、铝箔等供应链企业带来新的机遇。4680电池将会推动高镍的发展，本土供应链中，华友钴业、中伟股份、长远锂科、当升科技、容百科技等都将因此受益。
4680电池同时提升对硅基负极材料的应用比例，还相应增加碳纳米管的用量，将让贝特瑞、天奈科技等企业受益成长。另外，4680电池结构更为复杂，对底部防爆阀、盖帽的需求大增，科达利等结构件企业也将在4680电池发展过程中扮演重要角色。
除了原有产业链，4680电池的发展，也会催生新型材料的供应体系，“隔膜方面可能会有新突破，为获得更好的散热及膨胀处理效果，行业正在探索新型材料来替代原来的隔膜材料。目前看，日本、美国产业链在新型材料方面的优势要领先一些。”陈磊同时认为，“4680电池的发展，生产设备同步需要调整，以适应大圆柱电池的生产需要，特斯拉已经在布局生产设备，国内电池设备制造商也要跟进发展。”（校对/JAMES）