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重磅!蔚来正研发磷酸锰铁锂和4680电池,计划明年小规模投产!

2022-08-26 11:03:45 旺材锂电

8 月 24 日消息,据《晚点 Auto》,蔚来汽车正在自研磷酸锰铁锂和 4680 电池,并计划量产这两种电池,供给蔚来及子品牌阿尔卑斯。

5月24日,蔚来计划在上海市嘉定区安亭镇新建研发项目,包括从事锂离子电芯和电池包研发的31个研发实验室,以及1条锂离子电芯试制线和1条电池包pack线,拟投资2.185亿元,预计今年8月至10月期间施工。


图/蔚来汽车文件截图

随后 6 月,李斌在一季度财报电话会中表示,蔚来已组建超 400 人的电池相关团队,将在 2024 年推出 800V 高压平台电池包。

据媒体消息称,上述800V高压电池包将采用4680圆柱电池,计划将搭载到蔚来第三代平台(NT3)的车型上。

蔚来还将小规模投产磷酸锰铁锂电池,供应蔚来子品牌阿尔卑斯。该品牌定位 20 万-30 万市场区间,预计 2024 年上市。

认识4680电池

7 号电池、5 号电池、18650、2170 和 4680 电池个头对比,4680 明显要大不少

4680 电池即直径 46 mm、高 80 mm 的圆柱电池,目前特斯拉使用的 18650 和 2170 电池也符合这一命名规则,其中 18650 电池最后一个「0」的含义是圆柱,只不过 2170、4680 电池省略了。目前主要是特斯拉应用,已于得州工厂量产,并成功搭载于部分 Model Y 车型中,未来一段时间内也是各大厂商的发展方向之一。

特斯拉 4680 电池的核心技术创新点

从 18650 到 21700 的升级从数字就可以看出来颇有点挤牙膏的味道,有点像最近两年的高通骁龙芯片,而 4680 电池相比 2170 电池,不仅是体积增加了 448%,更多的是与全极耳、高硅负极、与 CTC 结合等革命性的技术相结合,最终才有了续航增加 54%,成本下降 56%,单位产能设备投资额下降 69% 的挤爆牙膏式的提升。

特斯拉 4680 电池通过采用全极耳的方案来让二者兼顾,极耳简单来说就是正负极充放电时的接触点,传统电池在正负极各有一个极耳,这样就带来一个问题,电流从正极流向负极时,如上图左边所示,要穿越很长的横向路径,这样内阻自然上来了,不仅损耗电池的能量,而且发热问题难以解决。

4680 圆柱电池 VS CTP 方形电池

首先从结构上方形电池的成组效率是明显优于高于圆柱电池的,预计优秀的 CTP 方形电池能达到 80%—90%,4680 + CTC 能达到 70% 以上,这点也不难理解,4680 电池虽然比之前大了不少,但跟大的方形电池比还是很小的,一辆 Model Y 上大约需要 960 颗 4680 电池,换成方壳可能只需要 6 到 10 块,数量越少,与化学物质无关的其他部件占比就越低。

不过由于方形电池单体电芯大,并且是面接触,这样就给方形电池的散热和热失控防护带了很大的难度,因此方形电池三元电池正极并不太适合往超高镍的方向发展,同时上面说到方形电池的负极不适合添加太多「硅」,因此方形电池的单体能量密度无法做得太高。

而圆柱电池因为单体电芯小,本身比较容易散热,再加上全极耳的应用让热量集中在下面更容易针对性散热,因此可以采用比较激进的高镍方案,再配合高硅负极,单体能量密度能达到 300 Wh/kg,未来如果采用超 90% 比例镍的正极,单体能量密度能达到 350—400 Wh/kg 。

这样下来,虽然方形电池的集成效率高,但 4680 圆柱电池的单体能量密度高,综合下来,二者的系统能量密度差不多。

而圆柱电池作为已经商业化超过 30 年的品种,工艺最为成熟,在生产效率、良品率、投资成本等方面都有一定优势。比如良品率方面,松下的 2170 电池能达到 99% 以上,相比方形电池能达到 90% 就已经是非常优秀的水平了。

另外在生产效率方面,同样采用卷绕工艺的话,圆柱电池同心圆卷绕的特性先天效率就高出不少,比如按照亿纬锂能最新的产线,每分钟可以生产 200 颗 2170 电池,而类似产线的方形电池 200 Ah 以内的一般一分钟能生产 10—12 个、200 Ah 以上的大方形一分钟产量不足 10 个。如果是一台搭载 80 度电的新车,圆柱电池的生产大约需要 20 分钟,而方形电池则需要 30 分钟。

如果 4680 电池大规模量产顺利,预计 2024 年后每 kWh 的 4680 电池成本比三元方形电池便宜 50—100 元,一辆 100 度电池的电动汽车成本能低出 5,000—10,000 元。

因此从三元电池体系(包含无钴电池、四元电池)的角度来看,如果 4680 电池的良品率能快速提升,将凭借一定的成本优势,同时超高的充放电功率,在中高端市场将逐步对方形三元锂电池形成替代效应。

而在中低端市场仍以磷酸铁锂电池为主,磷酸铁锂先天就比较稳定不容易热失控,因此就更适合集成效率高但不容易散热的方形电池。因此未来的局面很可能是一些高端车型开始逐步使用 4680 三元电池,中低端则以 CTP 方形磷酸铁锂电池为主。




责任编辑: 李颖

标签: 蔚来 磷酸锰铁锂 4680电池

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