【清流閑話·新能源】全球鋰電池封裝發(fā)展史

馬斯克在推特“商戰(zhàn)”以熱失控問題為由堅(jiān)決抨擊應(yīng)用大軟包單體電芯

盡管馬斯克口頭上在奮力抨擊軟包電池做大容量犧牲安全性的弊端，但身體上是誠實(shí)的、積極擁抱了提升單體電芯容量的趨勢。隨著18650圓柱電池單體2.2-3.6Ah容量在能量密度上處于落后階段，于是2017年特斯拉推出的更為平價版的model 3上裝載了松下率先研發(fā)的21700圓柱電芯，初代容量便提升到了4.8Ah、并往5.3Ah發(fā)展，并且倚仗圓柱更強(qiáng)的鋼殼束縛力、負(fù)極石墨摻雜了高比容量、高膨脹率的硅氧材料，相比18650電池松下21700提高了約20%能量密度，并且電池包所需電芯數(shù)量減少至4416顆，大幅減少了pack成組難度和所需附件數(shù)量、成本也隨之下降9%。

隨著model 3在2021年出貨量歷史性地突破50萬輛，而前一年推出的平價SUV車型model Y也于2021年銷量急速突破40萬輛，21年Q4公司EBITDA margin達(dá)到20%，優(yōu)秀的財務(wù)模型帶來更高的研發(fā)投入空間，馬斯克也在持續(xù)引領(lǐng)特斯拉不停地推進(jìn)圓柱電池技術(shù)往“更大”方向的發(fā)展，2021年同年特斯拉更進(jìn)一步推出自研自產(chǎn)的4680電池技術(shù)來追趕軟包電池。4680單體容量達(dá)到30Ah，電池包所需電芯數(shù)量進(jìn)一步減少至960個，同時4680努力把圓柱適配的材料體系挖掘到極致、大膽運(yùn)用了9系高鎳正極和更高含量的硅氧負(fù)極，單體能量密度可達(dá)300Wh/kg、較2170進(jìn)一步提升10%，成本預(yù)計能下降14%。隨著4680在全極耳成型、匯流盤焊接等工藝環(huán)節(jié)良率的提升，預(yù)計4680大圓柱將于2024年完成皮卡車型Cybertruck的裝車交付，預(yù)測電池包容量可達(dá)232kWh，目前這款皮卡最新預(yù)定量已經(jīng)突破了恐怖的200萬輛。

預(yù)計將于2024年量產(chǎn)交付的裝載4680大圓柱的Cybertruck

“寧王”攜方形電池強(qiáng)勢崛起

但特斯拉勢如破竹的背后，曾經(jīng)深度綁定的松下卻因產(chǎn)能規(guī)劃保守而丟失了全球獨(dú)家供應(yīng)商的地位，2020年特斯拉為了保障上海超級工廠電池供應(yīng)正式引入新供應(yīng)商LG化學(xué)和寧德時代，由LGC開發(fā)8系高鎳三元的21700圓柱電池供應(yīng)長續(xù)航版model 3（仍然對LGC拳頭產(chǎn)品軟包抱有敵意），并由寧德時代開發(fā)方形磷酸鐵鋰電池供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)版model 3。特斯拉終于在堅(jiān)持圓柱十幾年后首次擁抱了方形電芯，背后不能忽視的便是中國方形電池技術(shù)路線的強(qiáng)勢崛起。

鋁殼方形電池最早由三洋電機(jī)于1995年發(fā)明，由于鋁殼重量較鋼殼更輕，且形狀規(guī)整、電池包空間利用率高，逐步在手機(jī)、筆記本電腦等3C領(lǐng)域采用來替代圓柱，但后因智能手機(jī)對于輕薄化的極致需求又被ATL等軟包公司逐步取代。三洋被松下收購后，方形電池技術(shù)除了小規(guī)模供應(yīng)豐田、大眾、福特的混動車型后便被松下束之高閣，專注綁定特斯拉圓柱路線。