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    大圆柱电池产业化提速 大规模量产仍存技术痛点

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      大圆柱电池正成为车企和电池厂商青睐的技术路线之一。按照封装形式划分,动力电池可分为方形、圆柱和软包三种形态。在头部电池厂商的带动下,方形电池一直占据主流,大圆柱以其性能和成本的优势打破了这一局面。

      不久前,特斯拉官宣德州超级工厂在4680电池的生产上取得了重大突破,该工厂生产了第2000万块电池。一众电池厂商也在积极跟进包括4680在内的46系列大圆柱电池,且部分厂商宣布将在2023年实现量产。

      受访人士认为,大圆柱电池的产业化提速有望带动新能源汽车电池技术及产业链革新,推动相关结构件、材料需求。目前,良品率偏低、关键技术不成熟等因素仍制约着大圆柱电池的大规模量产。不过,随着电池技术的日益成熟,大圆柱电池的产业前景也逐渐明朗。

      大圆柱电池赛道火热

      作为大圆柱电池的拥趸,特斯拉CEO马斯克曾在3年前的电池日上描绘了4680系电池的蓝图。据马斯克称,这一电池单体能量密度提升5倍,成本降低14%,而搭载该电池的电动汽车续航里程提高16%。

      今年以来,大圆柱电池扩产声频传。年初,比克电池官微发布消息称,计划总投资130亿元,在江苏常州建设电池生产基地,项目涵盖30GWh大圆柱电池产线及研发中心。

      亿纬锂能9月份在投资者互动平台上表示,公司第一条大圆柱产线在去年年底建成。今年上半年,第100万颗电池完成下线。通过这100万颗电池的生产,公司解决了大圆柱电池量产的可生产性问题,产品顺利进入了C样(生产样)阶段,其中一个客户已经完成了PPAP(生产件批准程序)审核,并进入了量产阶段。

      据记者不完全统计,宁德时代、鹏辉能源、国轩高科、海辰储能等国内主流电池企业在大圆柱电池领域均有所布局。“大圆柱电池的兴起与车企降本增效的市场策略有关。”有行业人士向记者分析,大圆柱电池因整包层面结构减少等特点,在整体成本上有一定优势,同时还具备量密度高、功率性能好等优势。

      据高工产研(GGII)近日发布的数据,截至2023年10月,全球大圆柱电池已布局产能超450GWh,目前46系大圆柱全极耳电池在国外已实现量产,国内处于小批量出货、送样阶段。预计2022年~2027年,全球大圆柱电池出货量有35倍增长空间,预计在此期间,中国大圆柱电池生产设备市场规模有14倍以上增长空间。

      带动产业链企业需求

      值得关注的是,大圆柱电池的起量也拉动了产业链企业的市场需求。近期,投资者互动平台上,有关大圆柱电池的提问逐渐多起来。

      震裕科技11月24日在投资者互动平台表示,圆柱电池结构件方面,公司和供应商已完成专用冲床的设计并确认,在2022年底已实现首台套高速拉伸设备和模具的开发,具备小批量生产能力。

      有投资者向联赢激光提问,4680圆柱电池对公司激光焊接设备需求是否会增加。对此,联赢激光表示,4680圆柱电池采用全极耳结构设计,相比传统电池单极耳结构,极耳环节的焊接面积和焊接难度更大;圆柱电池比方壳电池多两个焊接点;由于单个圆柱电池体积小于方壳电池,带同样电量的电动车需要搭载的圆柱电池数量数倍于方壳电池,需要焊接的电池数量增加。

      “从产业链角度看,硅基负极、高镍正极等材料将迎来发展机会,同时,大圆柱电池对卷绕机、焊接工艺等提出了更高的要求。”鑫椤咨询分析师程玲对证券时报记者表示,大圆柱电池从材料体系和结构设计上为适配快充做出了相应方案,如硅基、无极耳设计等,具备快充特点,大圆柱电池的发展对产业链的带动会是全方位的。

      规模化量产蓄势待发

      从应用前景来看,国信证券预计,2023年全球大圆柱电池可匹配的市场需求为23GWh,其中储能/动力分别为0.3/22.4GWh;2026年预计全球大圆柱电池需求有望达到238GWh,2023年-2026年年均复合增速为119%,而2026年全球大圆柱电池产能有望达到400GWh。

      产业化提速、应用前景广阔,不过,大圆柱电池的规模化量产却颇为波折。“46系圆柱电池采用无极耳设计,围绕电池的切割和激光焊接等工艺环节变化较大,工艺的复杂性较高,对于设备的精度和效率都提出了更高的要求。”一家锂电设备制造企业相关人士告诉记者,大圆柱电池大规模量产还存在挑战。

      在性能制造方面,大圆柱电池还有不确定性,比如,极耳处理方式上是采用全极耳、模切极耳还是斜切极耳。处理工艺上包括揉平、压平的工艺,集流盘和极柱、集流盘与壳体/底盖的焊接也是比较棘手的问题。另外,如何实现连续快充循环方面、高温存储方面也有待观察。

      除了工艺的高要求外,良品率也是制约大圆柱电池规模化量产的因素之一。有锂电行业人士对记者称,大圆柱电池若想实现大规模量产,良品率需要超过90%,然而在锂电池行业,95%以上的良品率才具有经济性,国内部分布局大圆柱电池企业良品率尚未达到要求。

      或从中高端车型开始应用

      尽管技术难点仍待进一步攻克,大圆柱电池产业逐步发展壮大的趋势已明朗。“我们在和整车厂接洽,不管是传统车企还是新势力,对大圆柱电池都还是感兴趣的。”A股一家电池制造商对记者表示,对于车企而言,从安全性和经济性上考虑,大圆柱电池是一个比较好的技术发展方向。

      中金公司一份研报显示,预期随各企业工艺改进、产线跑通,4680电池良率有望持续提升。随大圆柱电池良品率提升与成本下降,其他车企也有望引入大圆柱电池。预计到2025年4680等大圆柱电池总装机有望超180GWh,占动力电池总装机量约12.2%。

      对于大圆柱电池的应用车型,程玲认为,目前仍将是中高端车型会先使用。“不管是一些新型材料的,还是干电极工艺目前均为行业较为前沿的产品或工艺,成本均较高,因此,阶段性市场的培育将从中高端市场开始。”

      真锂研究创始人墨柯对记者表示,目前部分电池厂对于大圆柱电池的生产还处于准备跟进阶段,可能生产成本会偏高一些,随着电池技术的日益成熟,未来会有越来越多的电动汽车产品选择大圆柱电池。

      大圆柱电池通过结构创新与材料体系,能实现更高效制造、更高性能、更低成本来满足电动化的需求。在市场的驱动下,大圆柱电池将成为电池厂商的主要技术路线之一。市场分析认为,如果要想把大圆柱电池优势变现,需要产业链各环节共同发力,才能达到规模化拐点。来源:证券时报记者 梅双

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