2023上海国际车展：动力电池趋势，46系列大圆柱国内供应链崛起
发布时间：2023-05-04 19:04:36
来源：vehicle公众号
本次车展，动力电池可谓是好戏连台，精彩纷呈，国内超过8家电池厂商参加车展并带来了新的产品和技术，这在之前车展和展会上是见的比较少的。
【资料图】
其中有基于电池正负极，隔膜电解质等材料创新的凝聚态电池，钠离子电池，硅材料电池等。但比较有意思的是本次参展的电池供应商将近一半都推出了46系大圆柱电池。
熟悉电池的人都知道，动力电池主要分：
Cylindrical圆柱形电池（是最便宜的格式，纵观整个电子行业，）
Prismatic棱柱形电池（最常见的汽车电池形式，因为它们可以密集包装并节省成本）
Pouch软包电池（最有效的空间利用）
其中软包电池以其密封的柔性箔作为容器，以具有更轻的结构而闻名，所以能量密度比高，不少欧美电车一直使用，但是由于制造难度大，成本高，而且在热失控方面更加难以控制。所以国内宁德时代等巨头一直推的是棱柱形电池，如果看统计数据汽车动力电池基本上是棱柱形电池的天下。
但是随着特斯拉在两年前宣布采用4680系列大圆柱，46系列大圆柱电池可以实现高性能（充电和续航高性能），高安全（热失效）而且在技术突破之后还有很高的制造效率。所以接下来宝马汽车也将采用4695，有消息表示通用汽车也将采用46系列大圆柱电池，他和三星SDI在美国建的电池厂，很可能就是生产46系列大圆柱电池。
而这次上海车展上看到国内超过4家电池厂商推出46系列大圆柱电池，其实可以察觉46系列大圆柱将大面积上量，国内供应链崛起。
圆柱电池的型号有14650、18650、21700、32650、4680（以电池的标准化尺寸命名，如4680圆柱电芯为直径46mm x 高80mm）。18650代表最成熟的技术，SONY于1992年研发，特斯拉汽车电池最早开始就是使用18650 三元锂电池，特斯拉的开始车型Roadster 和 Model S一台车大概就使用6,000-9,000 节14650电池。直到2017年，特斯拉与松下共同研发了更大的 21700 圆柱电池，并将其首次Model 3 上，采用 NCA+硅碳方案，单体容量较18650 电池提升约 35%，并一直到现在是特斯拉汽车应用最广泛的电池电芯。
圆柱电池优点：
易于制造和良好的机械稳定性。圆柱结构可以承受高内部压力而不变形，圆柱形电池比方形电池具有更好的散热性。
圆柱形电池每安培小时有更多的连接，这意味着比方形电池更多的功率和更快的放电速度。
圆柱形电池非常适合高性能应用，棱柱形电池更适合优化能源效率。
从制造角度来看，圆柱电池和生活当中瓶子类似，看过特斯拉的4680系列制造流水线视频，圆柱形产品可以极大减少制造中异形和不规则运动，从而可以节省制造人力时间成本。
圆柱电池的问题：
但是传统的小圆柱电池，例如特斯拉汽车电池最早开始就是使用18650 三元锂电池，Model S中就有6,000-9,000 节小圆柱电池，由于相对于软包和棱柱形电池来讲有更多的单体圆柱，那么问题就来了：
每个小圆柱都有铁或者铝的外壳，显然能量比高不了。
另外达几千个小圆柱电池焊接如何确保结构
多达几千个小圆柱电池如何确保充放电的软件管理？
所以，小圆柱电池在国内环境应用生态难，但是转机出现在电动车教父特斯拉喊出的4680大圆柱电池。
从小圆柱到46系大圆柱，同样的电池包容量，可以减少电池，减少数量意味着可以节省30-40% 的电池组外壳钢材。还意味着减少电池连接，减少电芯意味着 4680 格式只需要 1,800 个连接，而 2170 格式需要超过 8,800 个连接。
4680 电池最大的创新是新增无极耳技术，又称全极耳技术，通过缩短电子移动路径、扩大散热面积，改善 了单体电芯增大带来的热量增加问题，突破了电池的快充瓶颈。
电池极耳（或端子）是承载电池电流的正极 (+) 和负极 (-) 连接器，随着电池容量越来越大，电子需要移动更长的距离，从极耳移动，当极耳少而且相对电阻大的时候，电子就会升温而失去能量。通过增加极耳对使电子行进的路径更短，这意味着电池充电和放电更快。更快的放电意味着更好的功率性能。充电和放电产生的热量更少，意味着能源效率更高。也不需要额外的组件进行冷却。
在 Tesla 4680 电池中，tabless 设计应该更好地描述为具有许多极耳的电池，图中每个折叠的引脚代表 1 个极耳。电极的整个边缘（如图中的横截面所示）负责传热和电流传输，而不是单个接片。由于这种无表设计，电子行进的最大距离是电极的直径而不是高度。
但极耳到母线连接的核心工艺，激光焊接工艺要求高，是目前技术的难点，但显然这次车展情况，可知国内已经有此类问题解决的供应链。
特斯拉设计 4680 电池时，创新引入了干电极技术，具体过程为不使用溶剂，直接将少量（约 5-8%） 细粉状 PTFE 粘合剂与正/负极粉末混合，通过挤压机形成薄的电极材料带，再将电极材料 带层压到金属箔集
电体上形成成品电极，化简了湿法中的浆制、涂布烘干和溶剂回收过程， 极大提高了极片制备的效率，并节约了制作成本。
目前圆柱电池基本都朝着这些路径进发，所以本次车展46系列大圆柱电池的展示很多预示着46系列国内产品技术供应链崛起，46系列大电池将会在接下来几年迅速上量。
参考文章以及图片
*未经准许严禁转载和摘录-获取参考资料方式：
1、4680大圆柱电池将带来哪些设备投资机会？中航证券
2、Dry Process - Deep Dive -TECHtricity
3、29-Li-Ion-Cylindrical-Hard-Case-Cells-Market-2022-ver4
4、Intoduction, History, Types and Application of Lithium ION Battery (A Review) Ajmal Shariff1#, Salman Khan2#, Arshad Ahmed1, D. M. Srinivasa1, Asha M. S3 and Zabiulla3*
5、锂电新技术：大圆柱虽迟但到，产业链或乘风起 - 天风证券
原文标题:2023上海国际车展-动力电池趋势，46系列大圆柱国内供应链崛起
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