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特斯拉电池专家:4680 电池的产业跟进速度太慢 成本依然很高
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关于特斯拉 4680 电池的导入,市场一直比较期待,4680 的技术难度很高,实现的结果很重要,高能量密度,简化的电池包结构件。

也正是因为技术难度大,4680 电池的量产时间一直并未确定,在一些专业的会议上相关专家也对 4680 的技术做了深度的剖析。

4680 电池用磷酸铁锂还是高镍的争议是一个很难论定的问题,4680 初衷是提升电池能力密度,达到 300Wh/kg,高镍更能够达到这个能量密度。

这里面可能有争议的环节就是结构件,理论上 4680 要节省结构件,使得质量变轻,提高能量密度,一方面结构件用量会下降,但是零部件复杂程度、技术程度要求会高,所以单位体积的价值量会更高,所以我们也很难在产业链成熟之前,很难判断是否有积极作用。

但是技术难度确实是提升的,大圆柱体系对结构件技术要求还是更高的。

以下是采访实录:

专家:可能大家对 4680 的认知从 Model S P85 这款车开始,我们 4680 主要是采用了 CTC 的技术,实现了车身和电池一体化的路径,能帮我们节省很多的 Pack 和模组节省 20% 多的重量,提升能量密度和行驶里程。

目前从 4680 的结构和参数来看,和传统高镍圆柱电芯有很大的区别,正极负极添加了 PVDF 涂层,用更多的铝箔和铜箔保护电极材料,使得导电性更加灵敏,更关键的是无极耳的工艺,把原来正极负极连接处的胶去了,使用激光焊接技术,CTC 技术使得锂电子从阴极到阳极转换速度更快,能量密度更高。

所以 4680 在高端车行业有较大突破。从目前方案来看 ,4680 + CTC、宁德时代 CTP + 磷酸铁锂,会成为未来高端车和中端车电池方面主要的领头羊。

所以说,现在这个技术也在不断的跟进,以后也会进入到中国来,目前我们也认证了很多中国的供应链,在这个方面我们未来还会加大进度。

问:通过节省结构件的用量来实现电池包减重,对结构件环节带来哪些影响?

回答:结构件的减少对整车性能会造成一些影响,我们以创新为主,电池包更好的保护电池,电池包帮助会减少很多交通事故,但是从未来我们的发展路径考虑,电芯和车身一体化之后对 Pack、模组等造成一些冲击。

但是我们现在量还很少,不保证这个技术会受到市场 100% 的认可,我们也还是摸索状态,但我们相信这是未来的趋势。

问:你感觉 4680 电池对除了硅碳负极、结构件、碳纳米管、正负级等环节,还会对什么环节造成一些变化?

回答:从正极来看,现在是 811,但我们还会进一步提高,可能 91 的模式,我们正极材料会涂一些 PVDF 的涂层。还有工艺上的改进,比如无极耳和激光焊接使我们的导电量和接触面更广。

负极方面,硅碳负极可能用量提升会提升比较多,那势必会用到涂有 PVDF 的铝膜。电解液方面,LISFI 还是比较贵,完全取代电解液还有一定周期,未来随着技术、产量上升,价格也会相应便宜,用量也会更多。

更多的是在于涂布工艺、焊接工艺会颠覆现在的一些传统工艺。

问:CTC 技术解决了硅碳膨胀问题和效率问题,是不是会造成更大规模的降本?如果技术跑通的话,能量密度会有更大的提升,所以单 Wh 的成本是不是和磷酸铁锂差不多?

回答:CTC 的研发方向,减去电池模组,模组去掉了之后势必会减少电池成本。CTC 是否会造成一些隐患,比如电芯的保护,膨胀问题,目前只是探索过程,还没有这个技术批量去做。

现在磷酸铁锂还是非常有优势的,比如 CTP 加磷酸铁锂,现在我们成本还是比较高的,比如用 LISFI,这个东西还是非常贵的还处于探索过程中,但是一旦受到认可我相信成本会降低的,磷酸铁锂最大的优势还是在价格。

问:做 CTC 就不能做传统标准化电芯了,是否以后车企主导权提升?

回答:我们未来可能颠覆电池厂作为主导的角色,但是目前 4680 的技术还没有那么成熟,中国可能不会立马去切换,那从未来来看确实是个趋势。

问:激光焊接的突破,用的是哪家供应商的?锂电设备还是专门的焊接公司?

回答:激光焊接在之前用的比较少,以前是用胶的形式来固定,这种形式会使得正负离子转换的比较慢,所以未来激光焊接工艺会给目前的一些工艺带来一些变革。

问:在导入国产的一些供应链,包含那几家公司?PVDF,碳纳米管、激光焊接、硅碳负极、LiFSI 等?

回答:ZW、EJ 等国内龙头企业已经再用了,有一些企业还得再看,LiFSI 国内有几家做的挺好的,不过还在看。其他的还没定下来。

问:海目星有用么?

回答:海目星在国内无极耳是做的比较好的,但是要继续深入合作还在考虑。

问:正极采用 PVDF 涂层之后,行业需求会增加到一个多少比例?

回答:PVDF 用量提升到 8%,LiFSI 添加剂提升至 15%,我们以后基本上都会用硅碳负极。如果我们 P85 产量、销量能够超预期的话,那产业链很快就会发展起来了,但是目前走 CTC 的路径的还是比较少。

问:4680 可以使用铁锂这个路径,你怎么看?

回答:未来铁锂用圆柱也是可行的,从技术方面可以;从商务角度来看,得看整车厂的用户是否能够买单。

问:镍的比例情况?

回答:无钴化是我们一个终极目标,目前还是处于专利的状态,得等具体做出来看。

问:硅碳负极在大圆柱里也是掺杂的?占比大概多少?明年硅碳负极大概会做到什么样的水平?

回答:是的,100% 做硅碳负极还不是很成熟,以后比例肯定是会增加的,现在还是会掺杂的,比如一些高端石墨。

因为价格太贵了,所以是以添加剂的形式加进去,如果这个技术路径受到认可了,那未来硅碳负极价格下去肯定可以作为主要形式使用。

不会一步到位,我们现在还在做测试,还没量产,添加剂的比例是会提升一些。

问:LiFSI 在普通高镍三元目前只有 3 个点左右,您的意思是提高到 15% 的还是提升 15%?

回答:提高到 15%。

问:负极要添加碳纳米管,如果说硅碳负极加一些石墨的负极,是不是必须添加单壁碳纳米管?

回答:多壁现在也可以做了,没多大壁垒,多壁也可以添加。

问:4680 添加碳纳米管的添加比例?

回答:没有完全的定论,我们现在也是个探索过程,但确实会提升,技术角度来看未来是会提升到 10%,整个容量的 10%,这只是一个目标 5 - 10%,具体还得看实际情况。

问:特斯拉一边是自己的电池工厂,一边是和松下合作,未来电池供应商是一个怎样的规划?

回答:我们现在有个试生产线和正式生产线不是一个概念,目前基本都是松下来做的代工。

问:未来电池产能会放到很大么?还是说只是用来测试?

回答:未来我们产能还是会放在供应商上,我们现在和国内 C 公司和 YW 也有交流可能会形成合作,为我们生产电池,但是目前国内还没有 4680 电池。

问:对 4680 的产业进程,悲观、乐观程度?

回答:4680 就是个电芯,技术和 2170 不大一样,对我们整车来说会用到 CTC 比较合适,到今天为止技术并非非常成熟,车型用量也很少,未来软包可能不会用了,4680 比软包安全性更好,比如安全性、抗穿刺性更好,我们现在可以理解 4680 是一个新的技术,未来是否能被大众所接受还需要时间。

问:4680 大规模量产有没有个具体时间,或者判断依据?

回答:看我们 P85 的销量怎样,如果销量超预期的话,市场推广程度可能会更高,高端市场我们还是非常关注的,我们可能会把车的档次做的更高端一些,装载我们 4680 会成为高端车型的一个亮点。

问:我们可以理解,普及到普通车型是挺久的?

回答:确实,因为如果你的量不够,肯定是不愿意做的,这得看我们今年的量,如果我们的量起来了,我相信这个产业链能够做起来,一些电芯、电池龙头都会加入,乐观的话预计明年年底就会有个结果。

问:上游哪些环节比较受益?

回答:正极材料、负极材料、铜箔、PVDF、LiFSI、铝箔,包括刚刚说的国内相关公司做无极耳的都会有很大的机会。

问:铜箔的增量?

回答:增量没有完全预估,从理论上讲,做无极耳和激光焊接势必会用到更多的铜箔、负极材料也会用到更多的铝箔。我觉得幅度还是挺大的,一个电芯体现不出来,量起来之后一百万个电芯就很明显。

问:4680 如果用 8 系的能量密度能做到多少?做到 91 会到多少?

回答:300 是目前的目标,91 的话 350 - 400。

问:4680成本有目标么?

回答:成本目标我们现在还在研发过程中,因为我们现在还处于半实验半测试的状态,还没具体出。

问:电池厂之类的有定点么?

回答:这种还得看,很多东西还没公布出来,还不知道最终结果是怎样的。

问:每分钟生产节奏大概能达到怎样的水平?

回答:对生产的话我们没有经验,批量都是交给松下来做。

问:圆柱的生产速度是不是方形的很多倍?

回答:确实,因为采用了激光焊接的形式,就会速度便可快。

问:对隔膜用量是否会减少很多?

回答:对隔膜的要求是有一些变更,但没有说减少很多,现在也在探索是否能有新型材料取代隔膜,都还在探索过程中。

如果专利成熟之后,就会把原有的隔膜给取代,包括散热、膨胀处理效果就更好。

问:这种新型隔膜发展到什么阶段?是在实验室还是找到企业?研发到使用周期大概会有多久?

回答:这种日本做的比较好,有一些专利,目前还在测试中。具体周期不清楚,能不能过我们的测试,最终性价比能不能得到市场认可还都不好说。

问:CTC 还是要对电池的监控之类的还是需要有是吧?

回答:是的,还是需要有。

问:隔膜这一块我们在处于过渡阶段,对隔膜用量的减少会在一个什么量级的水平?

回答:具体减少的程度还没有测算,目前还是在隔膜上进行涂层,未来新型材料还是日本企业有一些专利。

问:新型隔膜是自己研发还是和国内隔膜厂合作?

回答:自己研发,日本的一些隔膜厂家正在做。

问:硅碳负极的添加比例在过度阶段是多少?

回答:从技术阶段我们是会提高的,5% - 10% 是对我们比较理想的状态,具体多少还没下定论,我们还是处于摸索阶段。BTR 目前供应 S、X,我们可能和其他的企业也会有合作。

问:4680 批量生产在什么时候?当前制约发展因素是什么?

回答:主要是量方面,要到明年的时候看卖的怎样,然后我们技术也是在不断完善的。

问:4680 供应哪些车型?

回答:Model S,Cybertruck。

问:4680 明年需要的量多少?达到多少规模你认为及格?

回答:这个我判断不出来,理论上 4680 技术不成熟我们也交付不了那么多辆车上。具体还是要看明年的交付量,我希望我们所有车也装上4680,但是现在比较贵、技术也不够成熟。

问:明年比较成功的话,会扩散到哪些特斯拉哪些其他车型?

回答:我们在抢占一些高端市场,像 Model S 的改款,新的卡车 Cybertruck,还得看明年产品情况,不排除 Model Y 进行改款。

问:CTC 的方案对电池的机械性能是否有要求?整车碰撞是否会对电池影响 ?

回答:我们现在把电池和车身整体合在一起,我们也是会考虑这些因素,包括一些碰撞测试都过了理论上是没问题的。

问:刚刚说到能量密度做到 350 - 400 Wh/kg,那是不是就只是做高镍了?磷酸铁锂感觉做不到这个程度,所以说高端车型基本都是用高镍了?

回答:对,从整车的角度是看量。从材料角度,也要看材料价格是否会变化,比如 LiFSI 现在是非常贵的,那要看接下来这些材料是否能够扩产、技术发生变化把成本降下来。

问:欧洲那边是先会上 4680?他们电池是谁供应的?

回答:对,欧洲那边和中国定位不一样,那边会先生产较高端的车型。目前是松下,电池是由运送过去的,不过以后不一定,欧洲很多电池厂也在崛起,还要再看。

问:明年交付的皮卡是全部用 4680 的电池?

回答:基本上全部都是 4680 的。

问:硅碳负极,据我了解和 BTR 合作掺的是氧化亚硅?

回答:

问:日本那边有用纯硅路线,这两种路线您怎么看?会使 用哪个?

回答:日本那边纯硅确实比较领先,但是目前还都在实验阶段,还没决定好走哪个路线。因为都是不同比例的添加,各有好坏,这得看明年具体的情况来看。

问:BTR 有一个想法,氧化亚硅的路线要比纯硅要走的更快,更成熟一点。您这边怎么看?

回答:我们现在还在测试阶段,成不成熟各有各的看法,这两种确实是比较前瞻性的技术,哪个技术能走到最后、走的更成熟这还是得等最后测试的结果。

问:PVDF 在正极内的用量提高了 8%,是因为大圆柱体积增加导致了 PVDF 增加还是因为能量密度提高导致的增加?

回答:你说的两方面都有,体积变大了后铝箔、铜箔用量会增大,所以 PVDF 也会增加。

问:从能量密度的角度来看,PVDF 在 811 的条件下用量是否已经达到上限了,能不能再加了?

回答:是的,达到上限了,再加会造成安全问题。理论上能添加很多,高镍你也知道一旦超过很多,就会着火出现问题,我们追求的是一个平衡点。

问:EJ 在研发一个产品 PMMA 替代 PVDF?

回答:PVDF 是我们根据自己研发、专利来提出的一个方案,和他们可能是不同的路径吧,这一块是我们自己的专利,是我们自己的要求。

问:我请教下涂布工艺和制造工艺颠覆的问题?

回答:未来我们在涂布过程中不会使用胶和一些密封材料之类的,现在是用激光了,流程会大大减少,对电池生产过程的环节,比如生产电芯的设备就会有一些变化。

问:铜箔、铝箔提升比例?

回答:至少 5% 以上。

问:换算到单 Wh 铜箔、铝箔会增加么?

回答:增加是是肯定的,但是我们也没具体测算。

问:生产易拉罐的技术说是可以用到 4680上,也不是用胶、激光焊接?

回答:一体式冲压技术是做壳体的,这个技术在我们电池上用的还不是很多,你可以理解壳体上可以使用一体式冲压,但是内部的结构怎么去和正极材料相互匹配一体式冲压式做不了的,还是得依靠一些涂敷工艺、焊接工艺去做。

问:我们生产 4680 会用这个技术嘛?比传统技术优点在哪?成本减少多少?

回答:我们电芯 4680 的壳体已经用了,打个比方,为什么可乐是罐装的,因为他们可以直接灌注,壳体做好之后饮料可以直接灌进去,这样的话我们装正极材料、前驱体这些东西就比传统卷绕之类的流程会更快,有点像饮料生产线。

问:我们用的涂层和市场上普遍用的氧化铝、勃姆石、油性涂覆区别大么?

回答:区别还是有一些的,包括你说的氧化铝也会掺杂在里面。

问:咱们电解液 LiFSI 会从 3% 提升到 15% 左右,里面主要添加的还是六氟是吧,只是 LiSFI 作为添加剂会添加比较多?

回答:对的,毕竟它是一个添加剂的身份,可能以后它的比例会提升很多。

问:咱们结构件总体用量减少了,但价值量更贵?

回答:对,理论上说电芯这个行业,他是看量的,研发成本、生产成本会均摊到成本中去,现在量比较小,价格就会比较贵。

问:做 4680 使得隔膜大概少了 10 - 15%?

回答:现在 10 - 15% 的比例不至于,之后会慢慢转换。

问:电芯里一部分是涂覆膜,一部分是是基膜?

回答:现在电芯都是这个模式,特别是高端电池,基本上都是基膜加涂覆构成所谓的电池隔膜。未来基膜和涂覆可能被新的材料所取代,基膜的占比就会降低。

问:隔膜上的涂敷材料是 PVDF 和勃姆石是一块在用是么?

回答:对,以 PVDF 为主,勃姆石掺杂一些。

问:PVDF 在咱们的材料里面使用比例会进一步上升?

回答:

问:PVDF 在国内有供应商么?

回答:还在看。

问:LISFI 国内有考察么?

回答:具体情况得等看公告的,因为现在都在聊都在测,主要还是原来的一些供应商去聊,因为现在还没有量,还是处于技术方面。

问:是否会在所有车上使用 4680 的?我们是否会进一步把圆柱电池推到其他车上?

回答:圆柱电池适用 CTC 技术,如果以后价格比较适中、技术比较成熟,我们会优先考虑 4680 的应用,也是一个逐步替代的过程。

问:4680 和铁锂、三元有关系么?

回答:我们对 4680 的配方来说,对能量密度追求比较高,更倾向于 91、硅碳负极,最终能不能得到市场的认可、价格的认证还得看。

未来主流的两种路径从整车角度上讲就是 CTP + 磷酸铁锂对应中端车型和 CTC + 4680 对应高端车型。

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