正在阅读: 储能市场再掀技术之争,圆柱电池VS刀片电池,谁是主流?

扫一扫下载界面新闻APP

储能市场再掀技术之争,圆柱电池VS刀片电池,谁是主流?

卷土重来的圆柱电池能否破了刀片电池这把“大刀”?

文|光伏头条

近期,“大圆柱电池”和“4680”两个名词在储能界都很热。事实上大圆柱电池并非新鲜技术,早在1992年日本就有圆柱型电池出现。这波热潮的根源在于:特斯拉重拾大圆柱电池,并单独给予了一个尺寸:46mmX60mm。

特斯拉大圆柱电池的主要变化在于结构创新。比亚迪的刀片电池也是结构的创新,将原来的方形电池拉长拉扁,而大圆柱电池则是做成“矮胖子”。卷土重来的圆柱电池能否破了刀片电池这把“大刀”?

“无极耳”技术是一把“双刃剑”

用作动力电池的圆柱形电池从1992年开始已经有开发和应用,此后有多种型号面世。其中更出名的是2170。比之2170电池,4680电池最大优势是“身宽体胖”,4680电池的体积就是2170电池的5.5倍左右,所以单个电池的容量会更大。

4680电池的优势最突出的是容量大,散热快。当电池以类似刀片的长方形摆放时,中间空隙极小,而做圆柱形摆放时,留出了空间,散热立刻变快。散热快的同时其实也是在提升电池的安全性。

但是4680散热快并不完全是因为形状改变,更多的是因为改变了内在。这就涉及到4680电池的正式名称:“无极耳电池”。

极耳就是电池正负极的“耳朵”,它是从电芯中将正负极引出来的金属导电体,是电池在充放电时与外电路的接触点。当电池变“胖”之后,这两个耳朵的连线变得更长。因为电池容量大,电子的流动在极耳连接处局部热量过大,就会带来安全隐患。

锂电池内部示意图,资料来源:锦缎研究院

特斯拉的解决方案事实并不是取消极耳,而是插入更多的“极耳”,这样就缩短了电子在内部的传输距离,同时极耳的接触方式也从点接触变成面接触,大大增加了散热面积。

特斯拉全极耳技术,资料来源:锦锻研究院

也就是说,“无极耳”事实上是“全极耳”。这就带来制造难度的增加。可以说,这是一种极端制造:电池企业需要用激光将更多的极耳焊接,实际生产中对制造能力和设备要求极高。

正因为如此,4680电池想要维持高良率目前还有难关要过。目前特斯拉也没有完全解决极耳加工的良率问题,这也是为什么宣传的量产时间要等到2022年了。

此外大圆柱的4680电池,比18650、21700更大,所以径向、轴向几何对称性均变差,在圆柱内部对正负极相对苛刻。其次,电芯内部散热的难度更高,对电池寿命存在一定影响。第三,在倍率性能要求不高的场合和方形电池相比,CTC的圆柱体积能量密度也可能偏低。也就是说4680电池也并不是没有短板的。

刀片电池本身就是磷酸铁锂

刀片电池,本质是磷酸铁锂电池的包装形式革新,直观的理解是把电池做的很大,改善了电池的散热,因为钢壳的应用,增加了电池的强度,这对电池封装成电池包非常重要的意义,因为磷酸铁锂电池,比能量是170WH/kg, 说更简单就是100公斤的电池有17度电,因为刀片电池的优秀设计,封装成电池包后,比能量还有140WH/kg。

刀片电池的优势在于其安全性,就是针刺也不会起火爆炸,经过实验是值得信赖的。而且刀片电池通过采用CTP无模组技术,刀片电池提高了体积利用率,在延续高安全性的同时,大大提高了续航里程,让磷酸铁锂电池的发展进入到新的阶段。

如今,海内外的主流动力电池企业正在加快布局4680圆柱电池的建设脚步,提前抢占技术高地。或许这让刀片电池企业嗅到了危险的气息。

部分布局4680圆柱电池的企业,资料来源:浙商证券

比如特斯拉和松下合作了。4680很多实验性数据都是在松下电池获得的。但是显然特斯拉没有准备把鸡蛋放在同一个篮子里,它即将在中国建立一个超级工厂,这一讯息已经表明特斯拉有自己的打算。

在这样的情况下,就让我国其他动力电池厂商看到了机会,因为要保证公司的生存,可能就需要掌握两种以上不同的技术路线,跟紧头部企业总是没错无论是跟紧特斯拉还是追随比亚迪,总之自己公司要保持平衡不能倒下。

亿纬锂能在这方面表现最突出。11月5日,亿纬锂能公告称,公司子公司湖北亿纬动力有限公司拟与荆门高新技术产业开发区管理委员会签订《合同书》,将在荆门高新区投资建设20GWh乘用车用大圆柱电池生产线。这条生产线就是选择了4680技术。

不仅如此,在4月30日,亿纬锂能就与StoreDot公司签订了《电动汽车战略合作框架协议》。而StoreDot在9月2日宣布已开发出了可以在10分钟内充满电的4680圆柱电池。

除了亿纬锂能,国内还有比克电池、蜂巢能源等都在发力4680电池。

显然,磷酸铁锂电池看似已经掌握主动权的市场上,冷不丁特斯拉又带着4680的圆柱电池卷土重来,这给未来动力电池领域的市场变化带来了很大的不确定性。在这个战场上,一些企业获得了新机会,因为对于国内企业来说,大圆柱电池意味着成本的降低。

因为在同样用于75kWh的电动车里,若使用2170则需要4400个电芯,而换装4680则仅需要950个电芯,电芯数量的减少意味着生产组装需要的时间减少,成组效率大大提升的同时还让成本更有优势。有专家测算,良品率如果能一致,这种技术可能让电池成本降低7%左右。

在特斯拉2020年电池日上,马斯克说,为了加速电动车的发展,特斯拉必须生产更多价格实惠的电动车。特斯拉从电池设计、制造工艺、材料体系等方面寻找降本的机会。在材料体系较难突破的今天,结构创新成为各大动力电池企业的竞争焦点,而结构创新背后的推动力主要来自于极限制造能力。

从4680电池的创新点和量产难度上看,未来极限制造能力将成为动力电池企业制胜的关键因素之一。而制造能力,正是国内制造业的拿手好戏。

4680将带给国内动力电池市场带来新的不确定因素,刀片电池不知道有没有做好迎战准备?

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。
表情
您至少需输入5个字

评论 0

暂无评论哦,快来评价一下吧!

为你推荐

下载界面新闻

微信公众号

微博