2023年对于电池行业来说非常魔幻。

因为这一年,大圆柱电池突然就爆火了来,特斯拉将它当做自家电池的终极技术方向,中小电池企业把它当做弯道超车宁王的最佳赛道,其他大电池企业也被迫布局大圆柱电池。

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于是大圆柱电池就被吹到天上去了,什么“宁王的软肋”“电池行业的王者”,“十年内电动车的最佳电池路径”,“动力电池终极技术方向”等等称号满天飞。

不知道的人还以为这是什么全新的发明,实际上圆柱电池是历史最悠久的电池技术之一,而特斯拉就是第一个尝试圆柱动力电池的企业。

2020年,马斯克在发布会上吹嘘大圆柱电池性能更优秀,但是在正式量产的时,却非常的尴尬,工艺复杂、能量密度一般等问题非常多。

大圆柱电池一度被业内专家看衰。

一直到今年,它才突然爆火,而且火得一点征兆都没有。

先是在1月份时,有知情人士说“特斯拉4680圆柱电池取得重大突破,制造成本可以减少50%以上”。

这个消息瞬间吸引了电池市场的所有目光。

要知道电池是电动汽车成本最高的零部件,占比可达到60%以上,按照这个标准,大圆柱电池可以帮助电动汽车节省30%的成本。

相当于一辆20万的新能源汽车,现在只需要14万就可以买得到。

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这对于消费者的吸引力是相当大的,对于其他品牌更是毁灭性打击。因此大圆柱电池很快就成为业内最关注的技术路线。

可惜的是,这个消息被证实是谣言,特斯拉中国公司否认了这件事。

本来以为大圆柱电池的热度还会降低。

但是让大家都没想到的是,谣是辟了,热度也降下去了,但是没过几天,比克电池就宣布将在常州建设3条大圆柱电池生产线以及一个国际研发中心,总投资高达130亿。

2月份时,蔚来汽车也与合肥政府达成合作,准备投产自研的大圆柱电池。

这两个消息像炸弹一样,将大圆柱电池刚刚下去的热度再次点燃。

不管是特斯拉能否将电池的成本打下50%,还是比克和蔚来的大手笔投入,这些都让其他汽车企业没办法再观望了。

在这之后,宁德时代、三星、赣锋锂业、亿纬锂能,甚至是蔚小理,宝马、通用汽车等等企业都在布局大圆柱电池。

各大机构调研的报告也集中出现,他们一致认为2023年将是大圆柱电池大规模量产的元年。

到了7月份,大圆柱电池热度被推向了高潮。

比亚迪公开招募大圆柱电池的全自动烘烤线设备供应商,瞬间引爆整个大圆柱产业链和电池行业。

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有人认为这是比亚迪大举进军大圆柱电池领域的信号,还有的人觉得大圆柱电池已经是未来5-10年最好的电池,甚至有人觉得大圆柱电池是宁德时代的“盲区”,相当于软肋的意思,二三线电池企业可以借此弯道超车。

于是大圆柱电池就承担起了两重重任,一个是它特别牛,未来大概率会很强,还有一个就是和宁王硬刚的赛道。

一场资本和技术盛宴就此开始了。

那么,大圆柱电池到底强在哪里?二三线企业真的能干翻宁王吗?

答案当然是不可能。

大家好呀,我是熊猫。

想要了解宁王是否会被弯道超车,咱们就得了解大圆柱电池的前世今生。

大圆柱电池是特斯拉一手扶持起来的。

很多人都说是马斯克眼光独到,才有了4680电池。

其实并不是这样的,熊猫很早就做过科普,特斯拉选择圆柱电池不是因为它有多好,而是没得选择,用专业一点的俗语说叫:路径依赖,用大白话说就是:特斯拉只能干这个,别的它也干不了啊。

在早期时,电动汽车的产业链几乎是空白的,大的汽车配套厂都不愿意陪电动车企玩,因此早期的电动车只能想方设法解决配套问题。

比亚迪就是如此,它为啥要搞自研战略?

不是它的觉悟有多高,而是早期国内根本没有生产电动车的配件,他们只能自己研发技术 、自己筹备资金,甚至为了自研技术,比亚迪还从油车开始做,最终一步步成神。

特斯拉也是如此,早期的时候同样没人陪他们玩,只能拿消费电子领域的电池改装。

2003年,特斯拉开始研制第一辆电动汽车Roadster时,他们的工程师找遍了当时市面上的各种电池,最后发现,能够满足生产成本低、能量密度高、一致性好、安全可靠的电池,只有18650圆柱电池。

18650圆柱电池能够脱颖而出,是因为它是所有商用锂离子电池的鼻祖。

早在1991年,日本索尼公司发明的第一款商用锂离子电池时,就确定了18650电池的基本形态,其中18表示电池直径为18mm,65表示电池长度为65mm,0表示为圆柱形电池,最低电压为3.6或者3.7v,满电电压4.2v。

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18650电池的能量密度达到了243Wh/kg,远超当时市面上的各种镍氢电池、铅酸电池,因此被各大厂商青睐,在手机、电脑等各种消费电子产品中广泛使用。

特斯拉研制旗下第一辆电动汽车时,18650电池的生产制造工艺已经非常成熟了,制造成本也比较低,很适合大规模量产。

也就是说:它是市面上唯一能够满足特斯拉成本、产能、安全性等各方面要求的电池。

所以特斯拉最终选择与当时18650电池最大的生产商——日本松下进行合作,松下公司以3000万美元入股特斯拉,成为特斯拉独家电池供应商。

事实证明,特斯拉的选择并没有错,搭载18650电池的Roadster电动跑车和model X、model S轿车大获成功,让特斯拉成为电动汽车行业的领跑者。

可以说特斯拉被迫选择了圆柱电池,但是18650圆柱电池却成就了特斯拉。

尝到甜头后,特斯拉就一直专注圆形电池。

2016年,特斯拉开始考虑大规模量产电动车的计划,但是18650圆柱电池却已经无法满足大规模量产的需求。

一方面是它的体积比较小,导致能量密度一直上不去,一辆Roadster的电池包要用掉6831节18650锂电池才能满足续航的需求。

另一方面电池数量众多,则会影响电池包的组装难度和生产成本,最关键的是电池数量越多,对汽车的电池管理系统的要求就越高,需要投入很大的研发成本,这也推高了整车的成本。

特斯拉决定研发新一代的汽车动力电池,他们采用的依旧是圆柱电池。

主要是因为第一代的18650电池还有很大的提升空间,它本来就是直接从消费电子行业拿来改装的,通过改进后可以更适应电动车。

于是特斯拉与松下合作开发尺寸更大的圆柱电池。

2017年,第二代圆柱锂离子电池——21700电池由此诞生。

简单来说,21700电池就是把18650电池的尺寸放大,将直径提升到了21mm,高度提高到70mm,另外,将负极材料改用含硅的硅碳复合材料,进一步提升能量密度。

21700电池的能量密度提高到了300Wh/kg左右,比原来18650电池的250Wh/kg提高了约20%。

因为减少了封装环节,21700电池的售价反而比18650电池还要低8%以上,整体电池系统成本还能实现9%左右的降幅。

21700圆柱电池被特斯拉搭载在model 3汽车上,它的成本降低了10%,重量也减轻10%,特斯拉终于完成了大规模量产的计划。

然而特斯拉销量风生水起的背后,圆柱电池隐忧也爆发了。松下圆柱电池的产能逐渐跟不上特斯拉的销量了,他们每周仅能供应550辆,导致特斯拉无法及时交货,有些车主得排队半年以上才能领到特斯拉汽车。

本来特斯拉还与松下合作在美国建电池工厂。但是2019年4月,松下因财务原因冻结了扩充美国超级电池工厂产能的计划。

气得马斯克破口大骂,甚至终结了双方的合作,表示“再产能扩充,特斯拉不会再投钱进去”。

为了不被松下卡住脖子,特斯拉决定自己研发新的电池,它就是4680大圆柱电池。

老实说,这并不是一个很好的选择。

当时电动汽车产业已经很丰富,电池可选择也比较多,其中就有方形、圆柱和软包三种。

圆柱技术和工艺最成熟,成本低,但是单体容量、能量密度都比较低,并不是特别适合做动力电池,中国、欧洲等企业都没有选择这个方向。

而方形电池技术难度低,空间利用率高而且可定制,软包能量密度高,重量更低,反而是企业研发的重点对象。

中国当时大部分都在布局方形电池,而欧洲车企更多选择软包。

但是对于特斯拉来说依然没得选。

特斯拉采用的是典型的全球供应链模式,他们的重点都是放在电动车型的研制上,唯一的电池研制经验,就是跟松下合作研制21700电池,所以,特斯拉只能在圆柱电池这条路上一条道走到黑了。

因此特斯拉就成为大圆柱电池唯一的拥护者。

这就是4680圆柱电池诞生的原因。

也就是说4680大圆柱电池,并非它的性能优越性,成本有多低,而是特斯拉想要自研电池,有且只有这一条路可以走。

那么4680大圆柱电池是怎么成为市场的宠儿呢?

答案是吹出来,是的你没看错,这不是我乱说,而是马斯克一向的做法。

大部分大型的上市企业在研发新技术和工艺的时候,都习惯先做了再说,因为说了做不出来很容易影响股票,对股东也难以交代。

但是马斯克却非常另类,他根本不管股东的,甚至还主动说特斯拉股价太高,劝大家不要买,因此把高管气得不行。

他的一贯作风就是先说再做。

比如一体化铸造技术,全自动驾驶等等先进的技术,马斯克都是先吹一下,然后再去实现它。

吹的技术和工艺多了,有些能实现,有些则 被狠狠打脸,所以喜欢马斯克的人说他推动了技术的发展,不喜欢他的人说他太高调。

在电池上也是如此,他一直在吹圆柱电池。

比如21700电池研发成功时,马斯克就吹嘘说:21700电池将会是世界上能量密度最高,且最便宜的电池。

实际上这款电池并没有成为主流的动力电池,反而是比亚迪和宁德时代的方形电池最受欢迎。

其实马斯克在评价21700电池时,还算谦虚的,他吹4680电池才是真正吹上了天。

按照马斯克的说法,第三代的4680电池其电池容量至少可以提升5倍,输出功率提升6倍,电量从10%充到80%仅需15分钟即可。

如果从数据来看,4680电池的性能确实非常得炸裂,可以全方位碾压了前两代的圆柱电池。

最关键的是性能提升了,它的成本不但没涨反而下降了,大概每千瓦时的成本可以降低14%左右。

最后在评价4680时,马斯克用了一句同样炸裂的评语,他说,“这种电池是技术上的巨大突破,将会彻底改变电动车行业的规则。”

全球电动车的领头羊都公开出来站台了,你说其他企业怎么可能不关注这种技术路线呢。

那么,4680电池到底如何?

从技术上来说,它确实非常亮眼,圆柱电池体积越大,散热就越困难。

而4680电池的的直径是46mm,高度是80mm,已经无限接近圆柱电池的散热极限了,可以说将电池容量拉满了。

同时,为了保证电池的安全性和性能,特斯拉在4680电池上应用上了非常多的新技术。

比如说将传统电池的双极耳、三极耳创新性地改成全极耳结构,加强电池的散热和输出能力。还有正负极材料由湿法涂布工艺改成干法涂布工艺,可以降低制造成本的同时,还能提高电池性能。

所以特斯拉自研的4680电池刚刚公布,就受到了市场的热捧。

包括LG化学、松下、亿纬锂能、远景动力、蜂巢能源等等国内外的电池厂都在研究和跟进这项技术。

但问题是,当时这些工艺和性能都是在实验室里证明的,并没有真正量产验证,就好比有人和你说实验室里已经实现了核聚变发电,大部分人下意识觉得这项技术估计还得50年才能用的到。

简单来说就是还不靠谱。

这个结果我也早就做视频科普过。

按照特斯拉的规划:2022年时,4680电池的产能将达到100GWh,可以满足100万辆电动车的需求。

结果咋样,别说100万辆电动车,就是10万辆都很难满足。

2021年就宣布将实现量产,然后马上就改口说2022年才能正式量产,到了2022年4680电池的确量产了,但是一个工厂的每周产能只要能满足1000辆汽车需求,也就是说一个超级工厂全力生产一年才能搞定48000辆汽车。

而且这还是4680电池阉割后的才能拿出的成绩。

比如4680电池号称能量密度比上代电池提高35%以上,结果并没有,它的能量电池只有244 Wh/kg,比21700电池还低。

还有4680原本是高镍电池,没有采用价格比较高的钴作为电池材料,但是加州大学圣地亚哥分校在分析发现,4680电池为了提高性能,使用了更多昂贵的金属钴。

在特斯拉的规划中,4680电池原本是正负极都用干式涂布工艺,但直到现在,也只有负极材料应用了干式涂布工艺,正极材料重新用回湿法涂布。

其中最大的原因就是干法湿布难度太大了,因为电极的体积都大幅增加,涂布时更容易受到外界的压力、温度和静电等因素的影响,导致它的良品率一直不达标。

这还没完。

大圆柱电池还有一个很大的缺陷,就是它的可维修性近乎为零。

美国一个团队专门对特斯拉的电池包进行了拆解,发现为了保护内部圆柱电池,电池包的内部都被一种像“砖头一样坚硬”的泡沫填满了。

这就导致电池包出现一丁点问题,就得全部拆开,重新涂胶,重新灌胶,再做一遍密封防水测试。这一套复杂的工序走下来,花的钱跟重新买一个电池包也差不了多少了。

换句话说,这样的电池包只要有一点小磕碰,小瑕疵,很有可能就没有维修的价值了。目前这个消息还没有被特斯拉证实过。

如果是真的,那么对于中国消费者来说,并不是一个好消息。

它就像特斯拉的一体化压铸技术一样,可以减少建造的成本,但是维修成本和保险费用都会被提高,甚至有可能面临部分保险公司拒保的风险。

当然一切要等4680电池量产后才能知道。

我说这些并不是想说4680电池不好,恰恰相反我是认可它的创新,能够以一己之力改变圆柱电池的命运是非常不容易的。

但是它的缺点也不少,刻意拔高4680电池的地位,甚至将它当作可以弯道超车宁德时代,就有点夸张了。

倒不是说宁王不可超越,而是这种例子太多了。

自从宁德时代成为电池领域的龙头后,美日韩等国家的企业,甚至是其他中企都在针对宁德时代的弱点发力。

从早期的磷酸铁锂电池,到后来钠电池,甚至还在实验室的固态电池和铝电池等等,只要某种技术火了,大家就开始说弯道超车。

但事实上,宁德时代也在各种提前布局,比如钠电池刚刚火起来,宁德时代就已经完成产业化,丰田宣布固态电池突破某个性能值,宁德时代就实现了“凝聚态电池”,能量密度高达500Wh/kg,

大概率会率先用在航空航天上了。

而且宁德时代还自研麒麟电池,电池的寿命、安全性、快充速度乃至能量密度全都得到提升,它的电容量比4680电池还要高出13%。

因为出色的性能,麒麟电池还斩获了美国《时代》周刊2022年度最佳发明奖。

更难能可贵的是麒麟电池已经开始量产了,并且与多家企业签署了战略合作协议。

两者谁能胜出还不一定呢s。

就算退一万步说奖大圆柱电池真的在未来成为最佳的电池路径之一,宁德时代同样不怕,他们早就有布局了。

2022年9月,宁德时代与宝马集团达成合作协议,双方将在中国和欧洲的两座工厂中,为其生产直径46mm的大圆柱电池,每座工厂的产能将达到20GWh,足够装配超过50万辆电动汽车。

也就是说大圆柱电池是宁德时代软肋的说法有点站不住脚。

先不说大圆柱电池前景能否胜过麒麟电池,固态电池,甚至是空气电池等等,就说它真的被大家认可了,以宁王的制造能力,想要扩大产能也是非常容易的。

当然,不管是中企还是外企,能研发出更好的电池,我都是很开心的,毕竟不管哪家胜利,我们消费者都是最大的受益者。

也祝愿大圆柱电池能尽早量产吧。

好了我是熊猫,本期视频就到这里,我们下期见!