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4680电池量产,成为特斯拉的新镰刀

3月18日,国家发改委再次宣布油价上涨,算上这次调价,这已经是今年国内油价的第六次上涨。而就在大家“逃离”燃油车、关注纯电车的时候,特斯拉、理想、威马等新能源势力也纷纷涨价。如此“两难”的背后,藏着消费者对能源优化的巨大期待。

而近日,日本广播协会报道,松下公司计划在美国购买土地,建设一座大型的动力电池工厂,该工厂的投资金额或高达数十亿美元,可能将为特斯拉生产4680电池。而就在不久之前,特斯拉发推文表示,加州的试点工厂在1月份生产了100万块4680电池,这标志着4680电池正式进入量产阶段。

继2020年9月特斯拉在电池日活动上首次发布4680电池之后,4680电池的任何一则消息都颇受市场关注。这个新型电池不仅在成本上有明显降低,在续航和充电上也有较大提升。在眼下这个电池技术亟需突破的时期,4680电池的出现无疑会对整个产业链带来不小的影响。

首当其冲的就是电池行业,谁能第一个实现4680电池的量产,谁就能掌握市场的主动权。而对于车企来说,承受特斯拉带来压力的同时,谁能快一步在量产车型上使用4680电池,自然也能在竞争激烈的市场中杀出一条路来。

毫无疑问,4680电池在引领动力电池变革的同时,也将在一段时期内塑造出一个新的市场格局。

一节更比五节强

在汽车电动化的发展进程中,续航里程、成本一直是制约纯电动汽车快速实现市场全面渗透的重要因素。电池作为突破点,一直是各家车企、电池厂商发力的重点。

2020年9月,特斯拉在电池日活动上首次亮相了具有颠覆性意义的4680电池,引起轩然大波。业界之所以会有这样的反应,第一个原因是4680电池与传统电池在电芯结构上有明显区别。

众所周知,现有电动汽车的电池是以模块化的形式呈现的。十几个单独的电池串联变成一组,再由十几组串联变成一块,最后几十块打包成一个电池包。这种连接方式有一个问题,那就是电池的极耳占据了大量空间,并且极耳的成本不低。

所谓电池极耳,其实就是电池凸起部位,分别连接正极与负极。它的作用是代表电池电极的输出端,也是电池内部最容易过热的地方。而特斯拉发布的4680电池与现有电池的最大的区别,就是直接从正极、负极上剪除了极耳,缩短了极耳间距的同时,还增加了极耳面积。

这一特性让4680电池不用再遵循组到块、块到包的形式,而是直接将电池融为一体。不仅降低了整个电池包的体积和成本,也使得电池之间的导电面积有所变大,进而让电池的传输效率变高,有效地解决了高能量密度电芯的散热问题。

更重要的是,这样的结构设计不仅能简化工厂的生产流程,同时也有助于减轻车身重量。

其次,在电池材料上4680也另辟新径,采用了硅碳负极材料。

理论上,硅碳负极的能量密度比传统石墨负极要高8%以上,体能密度则可提升10%以上。同时,由于石墨负极的电压十分接近锂的沉积电位,硅基负极材料相比之下有更好的安全性。且硅材料来源广泛、成本低廉,是一种环保原料。

另外,在电池生产工艺上,特斯拉4680电池采用的是干电极技术,省去了传统电池放置溶液和干燥的过程,节约溶剂开支和覆膜机成本的同时,也解决了溶剂中的锂和碳若不能融合所带来的容量损失的问题,从而提高了约5%的电池能量密度。

特斯拉官方数据显示,4680电池的能量密度将达到300kWh/kg,4680电芯的单体能量提高5倍,整车续航里程增加16%,输出功率提升6倍,成本降低了14%。

而目前特斯拉已实现量产4680电池,实际上单颗电池电量是98Wh。相比旧款2170电池18.875Wh的电量,电量都达到了五倍以上,真正实现了“一节更比五节强”。

不过需要注意的是,在售的Model Y(配置|询价)长续航版需要4416颗2170电池,当换成一体化车身结构搭配4680新电池,实际上需要的电池数量则介于800-840颗。所以一颗4680电池可以抵五颗2170电池,并不代表Model Y的续航会多出五倍。

当然,当前量产的4680电池或许并不是最终形态。据长期追踪特斯拉消息的推特红人Troy Teslike透露,目前4680电池还只是第一代,明后年还会继续进化,将能量密度提升至108Wh与118Wh。也就是说,特斯拉4680电池未来电量还会增长20%左右。

可以确信的是,随着不断迭代,逐步突破消费者里程焦虑后,4680电池也将对传统燃油车车企和新能源车企格局产生不小的冲击。

双拳“捶”四手

无论从哪个角度看,4680电池确实有很大进步,而且它正在以超越业内预计的速度进入量产阶段,这对于传统燃油车和新能源车的现有格局,都将造成不小的动荡。

首先是新能源车企方面。特斯拉CEO马斯克曾直言,4680电池是技术上的“巨大突破”,将使他的公司生产售价2.5万美元的电动汽车成为可能。

要明白,这比目前特斯拉在售最便宜的国产Model 3(配置|询价)标准续航升级版车型,还要便宜10多万元。而目前国内市场17万元区间的电动车是纯电动车中相对走量的一个版块,主要覆盖在自主品牌A级车型的高配车型以及合资品牌A级电动车。

而且,在经过连续的新能源补贴退坡之后,明年我国新能源汽车补贴将彻底取消,这会极大地削弱国产新能源汽车“性价比”的优势。同时,明年特斯拉的4680电池也将开始大面积量产装车。

可以想象,如果搭载4680电池的2.5万美元车型顺利推出,那么其将成为马斯克手中的屠刀,挥舞之下,国内新能源市场将遭血洗。

众所周知,国内的大部分新能源车企仍未脱离“盈利困境”。届时想通过降价来抵抗显然是行不通的,技术突破也不是一朝一夕的事情,在坐等“挨打”后,或许抛弃现用的方形电池,跟进尝试使用圆柱电池是条不错的路。但在转型“尝试”的日子里,消费者的目光仍会集中在特斯拉身上。

其次是传统燃油车方面。目前传统燃油车之所以仍是消费者的首要购买对象,主要原因在于续航及能源补充效率。

一般来说,燃油车一箱油可续航500-600km,无论季节、负载、是否开空调,对续航里程的影响都不大;而目前纯电汽车续航大约在500km左右,如果开启空调、提高负载、高速行驶,续航里程还要打折扣,如在寒冷地区,则续航衰减更多。

另外就是能源补充了,相比眼下的充电桩数量,目前加油站数量明显要多出很多,这让燃油车随时随地可以加油,两三分钟即可“满血复活”。而纯电车首先要寻找充电桩,即便是快充,也需要40-60分钟才能充电至80%,效率低下。

但传统燃油车的这两个优势,随着4680电池的大规模量产与交付,将大打折扣。首先续航上相比一般燃油车要高出不少,其次在充电速度上,4680电池仅需15分钟就可以从10%充到80%,比目前的2170电池还快了10分钟。

当然,不可否认的是,在未来很长一段时间内,电动汽车仍无法完全替代燃油车,不过随着燃油车的优势不断衰减,电动汽车将成为绝对的主力,成为大多数消费者的第一选择。而4680电池的出现,无疑加速了这一过程,随着迭代而不断“迫使”传统车企转型。

4680电池的出现,让双拳难敌四手变成了双拳“反锤”四手,而这就是技术突破的力量。

电池巨头争相布局

性能更好、成本更低,充电更快、续航更高,这样的4680电池对车企的冲击已经没有悬念。而在另一个角度,4680也将改写电池行业的格局。

目前,特斯拉已在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州以及德国柏林的四个超级工厂自产4680电池。据马斯克此前计划,4680电池的年产量将在2022年达到100GWh、在2030年达到3TWh。

虽然特斯拉已经实现了大规模自产4680电池,并且加速自建产线,但这仍难满足特斯拉对电池的需求量。依旧需要同一些外部电池制造商合作。而从近些年动力电池市场的变化来看,厂商之间竞争关键正在于特斯拉。

以曾经的动力电池霸主松下为例,其在2016年之前,因为与特斯拉的深度合作,一度占据了全球动力电池市场份额的40%。但随着松下在特斯拉采购矩阵中的地位不断下滑,市场份额逐渐被宁德时代、LG新能源蚕食,最终滑落至“老三”的位置上。

[来源:高工产业研究院][来源:高工产业研究院]

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