宝马、LG相继站队 圆柱电池要起飞?

出品 丨 搜狐汽车·汽车咖啡馆

作者 丨 母智婕

近两年来,大圆柱之风吹起。

锂电池按照封装形式,主要分为圆柱电池、方形电池、软包电池三种。如今,4680大圆柱电池在一些动力电池企业中格外受宠,亿纬锂能董事长刘金成赞其“有绝对安全与成本优势”。

随着特斯拉、宝马、保时捷等高端车企的带动效应,越来越多电池厂商和国内外车企纷纷跟进大圆柱电池技术路线,扭转着长期以方形电池为主流的市场风向。

弃“方”从“圆”背后,反映出动力电池市场怎样的焦虑和怎样的机遇?

路线之争:谁是“最优解”

今年5月,特斯拉宣布拟正式向普通用户交付4680圆柱电池版Model Y。

9月9日,宝马集团宣布,将从2025年起率先在“新世代”车型中使用圆柱电芯,向宁德时代和亿纬锂能两家合作伙伴授予了价值超过百亿欧元的电芯生产需求合同。

9月14日,LG新能源取消了方形电池的开发,专注于制造软包电池和圆柱电池。

如今的电动汽车市场,圆柱电池的优势逐渐凸显。

“大圆柱电池是未来5-10年内中高端电动汽车配置的最优解。”比克电池副总裁樊文光表示。

圆柱电池和方形电池由于采用了卷绕工艺,相比软包电池的叠片工艺,可以加快转速,从而提高电芯的生产效率,成为动力锂电池制造工艺的首选。最早的圆柱电池是由日本SONY公司在1992年发明的直径18mm、长度65mm的圆柱形锂电池。

目前,中、日、韩三国都有成熟的圆柱电池生产企业,如松下、SONY、LG化学、比克、国轩高科等,国内外电池厂商对圆柱、方形、软包三种技术路线布局亦有所差异。

日本企业以圆柱路线为主,最有代表性的当属松下供应给Tesla Model S的18650圆柱NCA电池,开创了圆柱锂电池应用在纯电动汽车上的时代;

软包电池由于其体积和形状的灵活多变性,受到插电式混合动力车的偏爱。2020年,随着软包大本营欧洲新能源车型的快速渗透和韩国LG化学放量,软包电池的份额翻番;

国内企业刚起步时,考虑到日韩分别在圆柱和软包电池的技术积累深厚,且圆柱电池对车企的电池管理水平考验较高、软包电池铝塑膜国产化率较低,因此以宁德时代和比亚迪为首的国内企业以方形路线为主,方形电池的出货份额遥遥领先。

宝马、LG相继站队 圆柱电池要起飞?

回顾历史,在动力电池发展初期,能量密度基数较低,如何在保证电池安全的情况下,提升电池的能量密度,是市场焦虑的头等大事。

2015年,工信部明确:动力电池单体能量密度不得小于120Wh/kg,电池组能量密度不得小于85Wh/kg。政策导向下,2015-2020五年间,方形电池以高成组效率脱颖而出,得到以宁德时代为主的国内电池厂拉动,成为动力电池封装路线选择的主流。

在很长一段时间,方形电池和软包电池挤压着圆柱电池的生存空间。

2017-2020年间,从国内市场看,受补贴退坡影响,初期配套圆柱电池的短续航低端车型无法得到补贴,导致国内圆柱电池市场份额大幅下降,海外市场份额亦略有下降,市场份额主要被方形电池取代。

从全球市场看,受欧洲新能源车渗透率快速提升的影响,海外软包电池出货量增加,挤占一定的生存空间,圆柱电池市场份额由2018年的29%下降至2020年的23%。

路径依赖:从18650到46800

那么圆柱电池这股风,是如何吹起来的呢?要感谢特斯拉这条鲶鱼。

2008年,特斯拉首次使用松下的18650圆柱电池作为车辆的动力电池,开始在Model S上大规模使用。2017年,特斯拉推出与松下共同研发的21700圆柱电池,应用在Model 3车型上。18650到21700的升级,提高了电芯50%的能量和密度,达到了降本增效的目的。

此后,特斯拉进一步将圆柱电池向大型化升级。2019年,特斯拉申请46800大圆柱专利,于2020年电池日对46800大圆柱电池进行宣传。从21700到46800,性能有了进一步跃升。预计大圆柱电池能量将提升5倍,续航里程提升16%,功率提升6倍。

相比于成组效率最高的方壳电池、单体能量密度最高的软包电池,圆柱电池的优势在于生产效率最高。效率意味着更短的时间,更多的金钱,直接反映在汽车产销量和利润上,是关键指标和重要激励,更是竞争激烈的汽车市场,下一步招兵买马的方向。

“路径依赖”被用来描述技术变迁的自我强化、自我积累的性质。新技术的采用往往具有报酬递增的性质,首先发展起来的技术常常可以凭借占先的优势地位,利用巨大规模促成的单位成本降低,和许多行为者采取相同技术产生的协调效应,致使它在市场上越来越流行,人们也就相信它会更流行,从而实现自我增强的良性循环。

着眼当下,圆柱电池的尺寸从最早的18650到21700小圆柱,迭代到如今的46800大圆柱,电池能量密度越来越高,单位生产成本一降再降。性能的卓越表现,使圆柱电池电芯出现了大型化趋势。

宝马集团董事韦博凡表示,推出的第六代大圆柱电芯将带来技术上的重大飞跃,能量密度提升超过20%,续航里程提升多达30%,充电速度也将提升30%。同时,电池生产过程中的二氧化碳排放量将会减少60%。技术的革新将帮助宝马进一步实现可持续性和客户利益。

技术竞赛:强者恒强

圆柱电池还是方形电池,是路线之争,背后更是技术之争。

动力电池占电动车成本约40%,动力电池的能量密度、循环、倍率决定了电动车的续航、寿命和快充性能,是电动车和燃油车产品力角逐的关键要素,具有强产业链地位。

电池是产业链中扩产周期相对较短的环节,中上游的供需紧张很容易影响到电池成本。锂、镍等作为产业链上游资源,是动力电池发展的重要源泉。

吃一堑长一智,今年上半年受疫情等多种因素叠加,“缺芯”和原材料价格上涨,对电动汽车产业影响严重。为了避免日后再次受到掣肘,越来越多的电池厂商和国内外车企开始自研自产,或参股锂、镍项目,抢占产业链上游的席位。

电动车的进一步发展,不仅需要电池技术的明显突破,还需要配套设施更全面的建设。新一轮的技术竞赛,考验着企业家的雄心和眼光。

目前,从储备上看,宁德时代拿下了宝马大圆柱定点,“宁王”终于入局大圆柱,缓解市场焦虑。亿纬锂能着重把握大圆柱电池的高安全性和对高性能材料的适配性,有意耕耘中高端市场,在荆门扩产大圆柱20GWh,预计今年底到明年陆续投产。

特斯拉这条活跃的“鲶鱼”,专注于大圆柱电池的技术路线,向来不忌惮“秀肌肉”。今年年底之前,特斯拉将实现新型46800圆柱电池的大规模生产。

特斯拉引领,宁德时代、亿纬锂能等动力电池巨头跟进,预计到2023年,圆柱电池产能即将放量,46800大圆柱电池将蔚然成风。

据锂电行业的分析师分析,圆柱电池、方形电池和软包电池三种电池路线中,圆柱电池的一致性最好,优势被放大。但从长远来看,随着技术的改进,一家独大的局面未必长远,方形和软包电池根据适用场景的不同,也可以通过迭代升级,摸索市场。

挖掘技术潜能,发挥创新优势,为用户减少焦虑,是健康而良性的市场所期待的,也是动力电池厂商和车企从本质上需要努力的方向。“方”“圆”背后,有焦虑,也有机遇。

竞争才刚开始。

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