中國粉體網(wǎng)訊  4680的出圈，讓被壓制很久的三元電池陣營又迎來了一波關注。4680大圓柱電池不是個新概念，去年特斯拉電池日上老馬就瘋狂安利過。其命名含義是電池直徑46mm、高80mm，也是2170圓柱的替代品。

圖：特斯拉電池日

這次時隔1年后再次爆火，主要受兩個消息催化。

一是特斯拉將在加拿大建一座鋰電設備廠，主要做4680電池量產(chǎn)，最快明年上半年先用在Model Y上。

二是億緯鋰能劉老板在湖北荊門項目開工儀式上，發(fā)表的一段講話：“我們現(xiàn)在建的，是中國第一家，有可能在全世界最先量產(chǎn)4680、4695電池的生產(chǎn)基地，這里生產(chǎn)的電池將裝備給全世界最牛逼的公司。”

群眾普遍比較感興趣的是，這“全世界最牛逼”指的哪家。

目前，明確在技術路線上使用大圓柱的車企只有兩家，特斯拉和寶馬。

特斯拉后期用4680是板上釘釘，寶馬之前一直走方形路線，后面也要加入大圓柱，電池技術平臺轉(zhuǎn)向4695。

億緯鋰能在荊門的乘用車大圓柱項目產(chǎn)能總共20GWh，寶馬不用4680，別的車企除了特斯拉都吃不了這么大的量。

所以，這一波相當于在明示，億緯很可能會成為特斯拉的供應商。

之前億緯鋰能就疑似在紀要里透露過，相信自己的大圓柱會比寧德做的好，如果這次入特實錘，也算是局部逆襲了。

4680真有搞頭？

4680大圓柱這陣風是特斯拉吹起來的，去年大家都當個概念來看，因為沒哪家能量產(chǎn)。

而最近一系列的信號表明，明年特斯拉、松下、億緯這些大廠的大圓柱就能實現(xiàn)規(guī)模出貨。

圖：特斯拉德州工廠

網(wǎng)上一段視頻顯示，裝著正極、負極生產(chǎn)設備的卡車已經(jīng)開進了特斯拉在德州的超級工廠，準備試產(chǎn)4680電池。

上個月，柏林超級工廠落成，明年開始交付搭4680的Model Y。

松下的進展還要更快一點，之前搞了條測試線，現(xiàn)在在搭正式產(chǎn)線，明年上半年就能量產(chǎn)。

億緯的大圓柱項目剛開建，估計到明年底完成，規(guī)模放量和供應會等到23年。

技術層面上，2170到4680的升級，絕不僅是“從5號電池到1號電池”那么簡單。

主流動力電池按材料可以分成三元、磷酸鐵鋰，按結(jié)構(gòu)可以分成方形、軟包和圓柱。

海外車企之前走三元路線，北美特斯拉以NCA為主，歐洲那邊是NCM，基本沒有用磷酸鐵鋰的。

今年開始，鐵鋰的風潮流向海外，標志是Model 3、Model Y標準版會大規(guī)模采用磷酸鐵鋰電池。

之后韓系大廠LG、SKI也紛紛表示要加入磷酸鐵鋰技術。

國內(nèi)近年情況屬于三元、鐵鋰輪流坐莊，今年輪到磷酸鐵鋰逆襲。

2017年以前，新能源車市場主要以商用車為主，鐵鋰的成本、安全性恰好契合商用車，所以一直占大頭，這時候三元鐵鋰大概是37開。

17年開始，新能源汽車補貼要求開始圍繞續(xù)航里程、能量密度、電耗三個指標展開，三元電池在這方面有先天優(yōu)勢，總體上占據(jù)了60%~70%的市場。

而到今年，磷酸鐵鋰又開始逆襲，7月以后國內(nèi)鐵鋰電池的裝車量連續(xù)四個月超越三元電池。

三元還是鐵鋰？面對這個大是大非問題，大的電池、材料廠都不敢單方面梭哈。

國外的LG、SKI，國內(nèi)的華友鈷業(yè)，最近都在考慮往鐵鋰方面做。

大廠里面，松下的頭最鐵，表示會堅持做三元。

所以，近幾年的材料路線不會有大的變化，4680也很難改變這種現(xiàn)狀。

但這并不妨礙，4680會有很大的搞頭。

與傳統(tǒng)電池相比，除了體積變大，4680采用了無極耳設計，就是沒有傳統(tǒng)電池的那一塊凸起，頭頂是平的。

而2170和1865電池一般是一個極耳或者兩頭極耳，大圓柱則將負極整合成一體和外殼相通，整個外殼都是負極，所以也能叫“全極耳”。

圖：特斯拉柏林工廠

無極耳的設計可以讓導電涂層直接與電池端蓋接觸，接觸面積達到100%，很大緩解了電池單體散熱的問題。

目前，大部分車企使用液冷作為熱管理的主要手段，而圓柱電芯排列后本身就有空隙，阻礙了一定的熱傳遞，再配合無極耳設計，有很高的防熱閾值。

另外，4680的開發(fā)初衷是為了提高能量密度，體積大了后，更能兼容高能量密度材料如高鎳、硅碳等。

所以大圓柱最適合的就是高鎳三元，包括超高鎳的NCMA、91等方案。

前期能量密度目標是300wh/kg，后期用超高鎳、硅碳負極后，可以做到350-400 wh/kg，突破現(xiàn)有的能量密度瓶頸。

除了在熱管理和能量密度上有較大提升外，大圓柱還有個大看點是跟其搭配的CTC封裝方案。

CTC就是把圓柱電芯直接集成到整車底盤上，去掉了電池包和模組，實現(xiàn)了電池和車身一體化。

圖：特斯拉柏林工廠

不夸張地說，CTC技術的應用能把圓柱電池帶到一個全新的維度。

原材料普漲的背景下，通過組裝技術實現(xiàn)降本非常重要，CTC能節(jié)省很多的pack和模組，在降本的同時還能減重。

按老馬自己的話說，采用了CTC技術后，可以節(jié)省370個零部件，為車身減重10%，將每千瓦時的電池成本降低7%。

4680的無極耳，疊加激光焊接技術、CTC技術，使得鋰電子從陰極到陽極轉(zhuǎn)換速度更快，能量密度更高。

4680+CTC的組合，很有可能實現(xiàn)寧德曾老板當初的預測，“使新能源汽車成本可以直接和燃油車競爭”。

所以，從高續(xù)航和降本的角度，4680都會有搞頭。

顛覆電池格局？

4680 作為還未量產(chǎn)的“新事物“，本身有不錯的優(yōu)勢。

而特斯拉作為行業(yè)先驅(qū)，已經(jīng)引發(fā)數(shù)次鋰電產(chǎn)業(yè)鏈革命，有極強的帶貨效應。

所以市場上就有聲音，覺得4680有機會引起一場技術變革，顛覆動力電池現(xiàn)有格局，扭轉(zhuǎn)三元的頹勢。

今年前10月的電池裝機數(shù)據(jù)出來后，磷酸鐵鋰的累計產(chǎn)量首次超過三元，已經(jīng)確定在全年裝機量上會實現(xiàn)反超。

這輪鐵鋰的強勢，其實有著非常清晰的邏輯。

現(xiàn)在是電動車做市場導入，滲透率快速爬升的時期，價格取代續(xù)航成為產(chǎn)品的主要矛盾。

寧德時代的CTP、比亞迪的刀片、國軒的JTM，都能通過優(yōu)化模組結(jié)構(gòu)達到提升能量密度的效果。

磷酸鐵鋰本來就有經(jīng)濟性和安全性的優(yōu)勢，續(xù)航起來后，大多數(shù)中低端車型還是傾向于用鐵鋰。

在未來兩年，磷酸鐵鋰裝機量會進一步攀升，疊加上儲能，明年整體跟三元的比例可能達到64開。

但是從長期看，24、25年甚至于再往后，多數(shù)業(yè)內(nèi)大佬還是更看好三元路線。

中國以外，絕大多數(shù)歐美車企還是以三元電池為主，未來會從中鎳三元往高鎳三元走，這個技術趨勢基本已經(jīng)確定了。

其中明確表明使用磷酸鐵鋰的只有特斯拉和奔馳，特斯拉給寧德的鐵鋰訂單是45GWh，奔馳的用量還沒有鎖定，其他歐美車企都還沒說要用鐵鋰電池。

能量密度上，磷酸鐵鋰即便用到CTP、刀片的電芯技術，大概平均也只能到180wh/kg。

像Model Y的標續(xù)版，官方續(xù)航里程是525公里，實際開起來要打八折，大概400多公里，再開個空調(diào)或是冬天開，實際續(xù)航估計還不到400公里。

這個水平從體驗上來說肯定不算理想。

另外，隨著汽車智能化發(fā)展，單車用電量也會越來越高，當新能源車保有量上來后，主要矛盾還是會轉(zhuǎn)移到能量密度上。

跟手機類似，更強大的硬件必然帶來更高的能耗，按鐵鋰現(xiàn)在這個能量密度，不太能撐起一臺智能化整車的續(xù)航。

未來三元想再次領先，會走兩條路徑，一是高鎳和超高鎳，完全拉開跟鐵鋰的能量密度差距；二是降本，縮小跟鐵鋰的成本差距。

相比于現(xiàn)在的三元方形和軟包，4680可以更好實現(xiàn)這兩個目標。

按特斯拉自己規(guī)劃的使用場景，入門級產(chǎn)品和儲能站，優(yōu)先考慮使用壽命（充放電次數(shù)），電池會主要考慮使用磷酸鐵鋰電池。

圖：特斯拉產(chǎn)品規(guī)劃

長續(xù)航的中端產(chǎn)品和重量敏感的高端產(chǎn)品，還是使用三元的高鎳低鈷電池。

Model Y之后，4680可能陸續(xù)用在Model S、Cybertruck等車型上。

從目前的方案看，特斯拉未來的產(chǎn)品線可能會是CTP+磷酸鐵鋰做入門車型，CTC+4680做中高端車型。

如果情形順利實現(xiàn)，先不說對鐵鋰的影響，在三元內(nèi)部4680肯定會取代部分軟包和方形的份額，畢竟之前崇尚方形的寶馬也要搞大圓柱。

軟包更慘一點，成本不如4680，還有漏液問題，未來市場預計會越來越小。

從這個角度看，即使改變不了三元、鐵鋰的競爭局面，4680還是很有可能顛覆三元的內(nèi)部格局。

量產(chǎn)前夜

國內(nèi)關于大圓柱的進展，億緯鋰能是最快的，20GWh的產(chǎn)能預計明年投產(chǎn)，后年開始放量供給寶馬和那個未官宣的“最牛逼的公司“。

今年8月底，特斯拉開始在國內(nèi)尋找4680大圓柱電池的合作廠商，特斯拉出設計，由電池廠家代工。

之前就有消息傳出，特斯拉跟億緯做過大圓柱方面的商業(yè)洽談，不過被億緯辟謠。

這次計劃投資463億元的荊門動力儲能電池產(chǎn)業(yè)園，億緯還拉上了恩捷股份、新宙邦、格林美和科達利。

其中科達利做的4680大圓柱結(jié)構(gòu)件，客戶正是特斯拉和寶馬。

在億緯鋰能改版后的官網(wǎng)中，也在動力電池產(chǎn)品處新出現(xiàn)了大圓柱電池的身影。

圖：億緯鋰能大圓柱電池

除了高續(xù)航、無極耳（全極耳）、無熱蔓延幾個特性外，還出現(xiàn)了超級快充屬性。

不同于2170的鋁絲焊，4680電芯采用的無極耳方案可以直接讓金屬片與電芯極耳進行連接，快充性能可以提高三倍以上。

9月份，以色列的電池開發(fā)商Store Dot宣布推出一款硅主導技術的超快速充電4680電池，可在十分鐘內(nèi)充滿電。

而Store Dot正是億緯鋰能的合作伙伴，電池樣品通過億緯的產(chǎn)線進行生產(chǎn)。

所以從電池廠看，4680方向目前受益最大的還是億緯鋰能。

材料上，目前從4680的結(jié)構(gòu)和參數(shù)來看，和傳統(tǒng)高鎳圓柱電芯有很大的區(qū)別。

體積變大后，4680對高能量密度材料的兼容性更強，正極可以用8系、9系材料，高鎳出貨占比高的正極廠可能會加快導入速度，如容百科技、芳源股份等。

解決了硅碳的膨脹問題，硅碳負極的用量會有很大提升，松下、三星體系都已經(jīng)在使用，特斯拉也會跟進。

但硅碳負極本身導電性能差，因此會增加碳納米管的用量，這里也會出現(xiàn)機會。

另外，還有兩個材料會出現(xiàn)比較大的增量需求，分別是粘結(jié)劑、涂層PVDF和電解液溶質(zhì)LiFSI。

4680在正極負極添加了PVDF涂層，用更多的鋁箔和銅箔保護電極材料，使得導電性更加靈敏，整體會提高8%的用量。

受環(huán)保和配額影響，PVDF的擴產(chǎn)難度很高，只有東岳集團、巨化股份、聯(lián)創(chuàng)股份等少數(shù)幾家公司有產(chǎn)能和擴建能力。

未來2年PVDF供給已經(jīng)很緊張了，4680可能進一步加劇緊張局面。

LiFSI之前一直是電解液溶質(zhì)六氟的候補，優(yōu)秀的高、低溫性能、導電性、熱穩(wěn)定性可以彌補六氟的部分性能缺陷，但由于成本較高，還未形成對六氟的替代。

但電池高鎳化以后， LiFSI作為添加劑開始被批量使用。

LiFSI在普通高鎳三元只有3%左右，而在4680中，用量會直接提高到15%。

目前越來越多的電解液廠商開始擴充LiFSI產(chǎn)能，包括天賜材料、多氟多、永太科技等。

大幅擴產(chǎn)預期甚至導致資金開始關注LiFSI的上游原材料氯化亞砜，擁有全球最大氯化亞砜產(chǎn)能的凱盛新材，一上市就被各大公募、社保資金搶著配置。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看，4680電池將帶來的有可能是全材料體系的提升，實際量產(chǎn)之后，估計還會出現(xiàn)更多的細分機會。

之前CTP推出的時候，很多企業(yè)還在觀望和猶豫，現(xiàn)在CTP已經(jīng)成為一項普及的技術。

去年大多數(shù)人還把4680當概念看，笑稱為“1號電池”，如今離量產(chǎn)卻越來越近。

動力電池技術本來就是處在不斷的革新和發(fā)展中，前兩年覺得遙遠的事情，可能馬上就會普及，技術的顛覆遠遠比想像中來得快。

關于4680未來的空間，難以預料，只能邊走邊看。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/波德）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權請告知刪除！