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    • 4680革了電池行業的“命”?松下為何優先供給特斯拉!
    • 發布時間:2022/2/15 14:07:49
    •  隨著汽車工業向新能源方向轉變,我們的生活以及各地產業形勢發生了巨大變化,不僅中國如此,全世界各大車企均在尋求新的能源方式,并希望在電池的供給問題上不被“卡”脖子。其實,說白了,汽車新能源戰爭,就是電池戰爭!

       

       

      2021年各大品牌發布消息,向外界宣布將與某電池企業開展合作,吉利參與電池制造與研發,豐田與松下成立合資公司,本田與SES簽署合作協議,PSA與Saft成立合資公司,長安與比亞迪開展合作,大眾與博世成立合資公司等等,表明新一輪電池戰爭已經開啟。

       

       

      但問題是,特斯拉與松下的4680電池,又向前跨了一步!

       

       

      # 4680?革命?

       

       

      松下4680同樣為圓柱形高鎳三元電池,與特斯拉此前使用的2170和1865原理相同。從名稱上理解,4680電池的直徑為46mm,長度為80mm,2170和1865同理。

       

       

      松下4680的優勢在于,單體電芯容量為9000mAh,并且由于4680電池采用了無極耳(或者稱之為全極耳)設計,成本、容量、性能和散熱更優,這也是為什么馬斯克稱新電池能夠便宜56%,峰值性能提升4倍,續航里程增加16%。

       

       

      4680本質上依然為圓柱卷繞電芯,整體結構與2170和1865是一致的,可以將其簡單的理解為“卷紙”類電芯,電芯外部的金屬和內部隔膜中間的部分,則是常見的三元/LFP/石墨等成分用于儲存電能。而在體積部分,如果說2170和1865電芯與我們日常生活中常見的7號電池和5號電池相近,那么4680就是比1號電池還要大一圈的“胖子電池”!

       

       

      此外,不少網友在網絡討論時還是挺激動的,稱4680算是當前車用級電池的新革命。其實,無論從結構還是材料,4680只能算是圓柱形高鎳三元電芯的改良升級版,并且連制造材料都沒有太多變化,只要提升超長軟包卷繞材料的良品率,加之輕度改進生產線,4680的生產和制造不會太難。

       

       

      并且,類似的技術在方形電芯上早有使用,早在10年前就有國內電芯企業拿到了全極耳的設計專利,國軒高科也有類似的技術,與松下4680電芯無極耳設計相似。

       

       

      松下4680之所以能在此時成功,最重要的原因是因為契機,特斯拉有需求,而松下正是其合作伙伴,特斯拉愿意為4680電芯裝車提供便利,4680電芯項目才能成功落地。所以,關于網友們高談闊論的4680算是當前電池產業的新革命,這句話水分太高了。

       

       

      接著,換一個思路,馬斯克稱4680電池的續航里程提升16%,差不多意味著電池組的能量密度響應提高到了16%左右,雖然不夠準確,大致意思相近。但比亞迪的刀片電池,通過改變電芯內部材料的堆疊方式,電池組的體積能量密度提升了50%,還是以磷酸鐵鋰為主要材料,這么一比是不是覺得4680電芯并沒有網友們“鼓吹”的那么神!

       

       

      #綜合性能更優?

       

       

      馬斯克在發布會上稱,4680的能量提升5倍,從此前的認知來講,在材料不變的情況下,提升5倍能量密度,這幾乎是不可能的。但4680的的優勢就在于,相較于以往的2170、1865等電芯,體積上有了巨大的增加,在單體容量內能夠儲存更多的能量,與單純的在電池組內增加電池數量道理相同。

       

       

      雖然4680整體材料和結構未變,但由于采用了無極耳設計,取消了傳統的極耳結構,將作為集流體的銅箔延展出來作為極耳,這也是為什么4680的無極耳設計,也可以稱之為全極耳的原因。

       

       

      無極耳帶來的好處也顯而易見,此前需要單獨焊接極耳,用于電能流經,如今取消極耳設計,將電芯整個側面當做極耳,電能傳送更加順暢,傳送路徑縮短,減少內阻,降低極耳處的電流密度和發熱量,(全極耳)也就能夠承受更大的電流。也正是因為極耳尺寸更大,散熱更加均勻,間接提升了4680電芯的充放電性能。

       

       

      做個跟簡單的例子,我們駕駛車輛在高速上行駛,此時無論是雙向6車道,還是雙向8車道,所有車輛行駛在各自的道路上,道路自然順暢無比。但當通過隧道時,由于建設隧道難度復雜,且工程量巨大,少數隧道內部僅為雙向4車道設計,所有車輛途徑此處時,自然要放緩車速,并安全變道至通行車道,出現擁堵也就不用奇怪了。

       

       

      4680的無極耳或者說全極耳設計,厲害之處便是增加隧道內車道,保持隧道內道路與隧道外道路相同,電流通過時效率高且快,發熱和性能自然更加優秀。

       

       

      而在容量上,則更好理解,由于單體電芯尺寸更大,內部存儲的容量自然也就更大。4680單體電芯容量為9000mAh,此前的2170則僅有5000mAh能量的提升自然更加明顯。以特斯拉暢銷Model 3舉例,目前M3 P使用的2170電芯,裝滿整個電池組需要4416枚,電池容量在78.3kWh左右。這4千多枚電芯密密麻麻的裝入電池組內,電芯體積小導致空隙更小,且每個電芯裝配需要的時間和材料也就更多。

       

       

      相比之下,裝滿M3 P的電池組則僅需960枚4680電芯,換算一下總容量可以達到130kWh,提升75%。此外由于4680單體電芯體積更大,封裝材料數量減少,用于包裝電芯外殼成本減少,重量也會隨之降低。同時,電芯體積大帶來的另一個好處是,電芯之間空隙變大,更容易布置散熱裝置。無極耳設計使得充放電和峰值性能出眾,發熱均勻且熱量更容易被疏散,電池組效率更高,性能衰減也會更慢。

       

       

      在電池控制系統的管理上,成本也會隨之降低。繼續以Model 3P為例,4千多枚2170電芯需要封裝為“Bank”和“brick”,多枚電芯會封裝為一個“brick”,多個“brick”由一個“Bank”控制,每個“Bank”需要裝入自己的控制模塊,這些微型計算器都是成本。若采用4680電芯則更加簡單,由于電芯體積和容量大,電芯數量減少,只需要一個控制模塊即可統一管理,控制更加簡單高效。

       

       

      從這些數據來看,4680相較于2170和1865的升級改良版,各項數據確實比較優秀。同時,與比亞迪的刀片電池相比,高鎳三元4680確實在能量密度、充放電效率、冬季續航表現上,優于磷酸鐵鋰。就目前而言,4680的綜合優勢還是比較優秀的。

       

       

      從材料成本上來看,隨著高鎳三元的裝機量逐步提升,采購和制造工藝進一步精進,磷酸鐵鋰的低價優勢在未來的幾年中也會被逐漸抹平。但從未來發展方向來看,這兩種電池都會被市場青睞。磷酸鐵鋰在民用終端憑借高性價比備受青睞,高鎳三元/四元則會繼續在高端汽車市場中發揮優勢。

       

       

      #為何優先供給特斯拉?特斯拉自產電池造不造?

       

       

      至于松下為何優先供給給特斯拉,這其中主要合作關系下的供需利益之外,也與松下當年企業發展遭遇“困難”有關,可以說特斯拉于松下有知遇之恩。

       

       

      松下集團作為日本跨國性公司,在全世界擁有230多家公司,全世界員工總數將近30萬,旗下業務涉及軍工、家用電器、通信工業、住宅設施,以及本篇文章相關的電池制造等。

       

       

      此前松下電池業務發展并不順利,2009年松下便開始與特斯拉合作,并簽署協議為特斯拉供應1865型號電池,并在此后的2170型號電池和如今的4680型號電池打下基礎,但這些年松下并未實現真正的盈利。2018年松下電池業務部門財報顯示虧損超過200億日元;2019年虧損更是高達466億日元,直至2020年特斯拉產銷步入正軌,松下才開始實現盈利,這其中也與松下和特斯拉關聯業務凈利潤轉正相關。

       

       

      當然,這也并不能說明特斯拉和松下的關系有多“鐵”,馬斯克曾多次公開稱松下產能供給不足,導致特斯拉產品銷量上不去。如果說,當年松下作為特斯拉的獨家電池供應商是相信、是伙伴,那么如今特斯拉的供應商還有寧德時代和LG化學,這就是生意。

       

       

      此外,自從馬斯克在發布會上大肆宣傳4680電池之后,國內各大電池供應商也寵寵欲動,除了現有的寧德時代和LG化學之外,億緯鋰能也開始接洽特斯拉。根據現有資料來看,億緯鋰能也同樣擁有4680電池的制造能力,并同時公布了4695更大型號的制造能力。

       

       

      作為特斯拉在國內的主要供應商,寧德時代在新型大號圓柱電池方面的布局也非??焖?,并且開始計劃在臨港特斯拉工廠南部建設超級電池工廠,用于快速及時的供貨給特斯拉。日韓部分,LG化學和三星SDI的布局更早,并且已經完成4680電池的樣品開發,相信已經克服超長材料低良品率的問題。多家中游電池制造企業的接連追趕,勢必會將4680電池更加快速的推向市場。即便有個別企業無法獲得特斯拉的訂單,但技術儲備猶在,也會推動中國其他新能源車企采用該類電池,并形成良性競爭,最終讓消費者受益。

       

       

      而對于特斯拉自己生產電池,馬斯克同樣有著非常強的決心。2020年2月特斯拉就啟動了“Roadrunner”動力電池自產計劃,此前特斯拉收購了加拿大電池制造商Hibar,以及另一家電容技術研發公司MAXwell,展示了特斯拉自造電池的決定,但作為一家科技型公司,雖然如此強大,但依然沒有能夠生產電池的能力,畢竟就目前的中國各大造車新勢力及傳統車企的發展趨勢來看,市場不會給特斯拉太多的試錯機會。

       

       

      雖然馬斯克也曾多次透露特斯拉需要自己生產的電池,既能降低成本,也不會受制于人,并曾表示將會在2022年用上自己制造生產的電池。就目前的情況來看,這款電池應該就是特斯拉參與制造的松下4680,所以并不能算是特斯拉自己生產制造。就目前的消息來看,特斯拉非常想要自己生產制造電池,但畢竟“隔行如隔山”特斯拉自己的電池制造項目能否落地,目前依然是未知數。

       

       

      總結:

       

       

      說了這么多,總體上無極耳4680電芯可以算作是當前電池技術遭遇瓶頸時,吹來的一縷清風。為焦慮的各大車商提供的新的思路,再次提升了純電動車輛的綜合性能。相較于固態電池能夠帶來續航里程和充放電效率的翻倍提升,4680電芯并沒有想象的那么強大。

       

       

      話雖如此,4680電芯的改良升級,還是讓各個產業鏈的企業看到了新的希望??偟脕碚f,4680并不能算的上質變,但卻提升了自己在產業中的競爭力,也讓逐漸恢復平靜的新能源車戰場再次緊張了起來。同時,作為純電動汽車的核心部件,車企在電池領域的研發競爭也會更加激烈。

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