从能量密度和快充倍率精准切入,综合产品力有待评判。
上周末,蔚来汽车在2023年NIO Day上发布了一颗直径46mm、高度105mm的自研大圆柱电池。
已经公开的电池参数包括:1.6毫欧的单颗电芯内阻、292Wh/kg的单颗电芯能量密度,120kWh的整包容量,以及5分钟充电可续航255km的5C高压超快充能力。
对照来看,高工产业研究院(GGII)数据显示,目前采用全极耳工艺的大圆柱电池可实现的平均内阻值为0.9-1.2毫欧,而大圆柱电池的单体能量密度集中在270-330Wh/kg的范围,蔚来46105电池在电芯内阻和单体能量密度上的表现暂未超出或挤入前沿行列。
不过,关于这款电池选用什么正极材料体系、电池整包能量密度为何、产能规划与量产节点为何,以上关键信息尚未得到披露,因此,蔚来46105电池的综合竞争实力还有待判断。
蔚来自研大圆柱电池首先抓住能量密度和快充倍率两点来着重宣传,是与大圆柱电池在电池市场中的独特位置相契合的。
首先,大圆柱电池带来的电池尺寸与容量的增大,直接提升了整体电池包空间的利用率和成组效率,进而提升了电池能量密度。
GGII数据显示,平均来说,大圆柱电池可实现270-330Wh/kg的单体能量密度,高于小圆柱电池的260-330Wh/kg和方形电池的230-270Wh/kg;结合高镍三元和硅基负极的应用,系统能量密度可达到180-210Wh/kg。亿纬锂能于2022年12月推出的46950大圆柱电池,搭配高镍正极和硅碳负极,已具备单体350Wh/kg的高能量密度。
其次,相较于传统圆柱电芯来说,大圆柱电池具备更高的倍率性能,主要通过降低内阻和改用纵向导电通路来实现。
低内阻可提高电池的散热性,有利于解决电池在快充过程中更为严峻的体系发热问题,一般经由全极耳技术来实现。全极耳技术可将电池中电子移动路径缩短70%,最终实现内阻减小60-90%。
以比克电池为例,其全极耳电芯比同体系传统单极耳电芯的内阻降低约70%;恒泰科技46135LFP电池则已在测试阶段实现了0.95的内阻均值。
纵向导电通路则需要结合集流盘工艺来调整,最终可缩短大圆柱电池的导电路线,提高电子在电池内部移动的便捷度,进而获得更高的电流倍率、同时阻抗也大幅降低,发热量相应减少,实现快充。
不过,当下大圆柱电池的生产效率和良率仍然较低,良率集中85%-95%的区间,而目标良率应为97%-99%。具体到全极耳成型、集流盘焊接、封口焊接、卷绕、注液等工艺均存在着难点,有待突破。
针对上述难点,国内厂商正在不断加大技术储备。
例如,烽禾升依托在高速星轮联动线技术、圆柱凸轮连续装配技术、高精度激光焊接技术的创新设计,目前已具备46系大圆柱中试装配线、120PPM 铝壳大圆柱高速装配线、240PPM 钢壳大圆柱高速装配线生产能力。
逸飞激光公司创造性开发了以揉平为典型代表的全极耳集流体无损成型技术,突破了全极耳成型难题,大幅提升集流体与电池极柱之间的导流面积和过电流能力。逸飞激光圆柱全极耳电芯自动装配线的良品率为99.8%,其核心工序之一的全极耳成型工序的良品率可达到99.95%(含本数)以上。
深圳中基为国内B客户研发与设计制造的120PPM 4680高速智能装配线已于今年7月通过验收。互赢科技研发出大圆柱中段装配成套设备,已向多家电池企业提供46系大圆柱中段装配线试验线。
检测环节,三姆森创新推出出一体化的圆柱电池智能包装车间解决方案,结合了AOI(自动光学检测)能力、自动化包装设计能力、前后端工艺拉通数字化服务能力等,可实现品质、效率、降本三者的平衡。
在锂电产业链各环节的共同努力下,近两年来,46系动力用大圆柱电池的布局企业从整车厂(特斯拉、宝马、“蔚小理”等)向电池厂延伸,截至10月,全球大圆柱电池已布局产能超450GWh。
其中,特斯拉已规划产能超过120GWh,进入量产阶段;国内抢跑的则是亿纬锂能,规划产能超过50GWh,已进入C样阶段,并取得了多家企业的定点项目。GGII预测,动力大圆柱电池将于2024年下半年开始起量。
而蔚来46105电池的量产节点或从2025年开始。
结合9月公布的市场消息来看,蔚来46105电池可能将由蔚来汽车与蜂巢能源共同推动量产。蔚来汽车将和蜂巢能源在马鞍山共同投资试制线,争取于2025年实现量产。值得期待的是,蜂巢能源在大圆柱电池技术方面早有所储备,其于今年公开的46950电池能量密度高达300Wh/kg,可支持4C快充。