大圆柱电池决战2025

百科   2025-01-11 20:09   广东  

近期,宁德时代宣布,从2026年开始,将陆续在全球和中国市场为宝马“新世代”车型架构的纯电车型供应圆柱电池,再度将大众的视线聚焦到大圆柱电池上。


9月中旬,特斯拉宣布,其所有工厂已生产出第1亿块4680电池,此时距其宣布第5000万颗下线仅过了3个多月。虽然这并非其2020所宣称的“完整”版的4680电池。但最新消息是,特斯拉正在开发四种干法正极4680电池变体,预计将于2026年推出。


圆柱电池相关文章阅读:
Rivian发布R2电动SUV,搭载4695圆柱电芯
特斯拉4680电池是如何设计的?
Cybertruck电池拆解之二
自从埃隆·马斯克在2020年的特斯拉电池日(Tesla battery Days)上宣布未来将使用新型4680型电池以来,这种新型圆柱形电池掀起了一股真正的热潮。虽然这种直径为46毫米、长度为80毫米的电池迄今为止只在特斯拉的 Model Y 和 Cybertruck 汽车上使用过,但越来越多的人表达了对它的兴趣,并宣布使用它,尤其是来自汽车行业。除了特斯拉作为先行者,宝马、蔚来和通用汽车等OEM已经宣布他们打算在未来使用该电池系统。与此同时,电池制造商的领域也在扩大,它们正在创造生产能力,或者至少旨在建立制造能力。

LGES希望今年扩大其在韩国奥昌的样品生产线,松下希望扩大其在日本和歌山的大规模生产线。制造商三星SDI和BAK也在进行试点生产,作为宝马的合格供应商,CATL和EVE Energy已经签订了建造超级工厂的合同。

据不完全统计,目前国内布局大圆柱电池的企业,包括宁德时代、亿纬锂能、远景动力、鹏辉能源、国轩高科、多氟多、中比新能源、博力威、比克电池、创明新能源在内,已经超过20家。其中,亿纬锂能(46系列)、多氟多(60系列)、国轩高科(32系列)等企业大圆柱电池已经装车。

在汽车行业,这种电池被寄予厚希望:高功率密度和快速充电能力,更有效地集成到电池组或汽车底盘中,以及由于圆柱形电池的典型制造工艺更简单而具有成本优势。尽管与18650和21700等其他圆柱形电池格式相比,这种电池类型可以被描述为“大圆柱”,但与最新一代的方形电池相比,它在尺寸和电池容量方面仍然比较小。例如,一个46毫米高80毫米的电池,其内部体积约为120毫升。
因此,对于OEM来说,使用新的圆柱形电池可能仍然需要相对较高的集成工作。然而,与此同时,电池组的机械和电气设计具有灵活性:例如,蔚来和宝马已经宣布他们打算在未来使用800V架构。如此高的系统电压不太可能在串联连接中实现,因为单个电池的数量很少,特别是大尺寸电池。使用新的4680圆柱形电池,即使并联3到5个电池,在典型的电池组中也可以实现高系统电压。
“大圆柱”电池设计的特点

除了特斯拉最初宣布的4680电池外,其他规格也在讨论中,从40毫米到120毫米不等。原则上,不同的材料组合和电极设计是可能的。根据最初的拆解报告,特斯拉似乎在第一代电池中使用了NMC811(含80%Ni的NCA)和石墨的组合,这种材料系统可以被认为是当今最先进的。然而,电池设计的新亮点可能是干法涂布获得的厚电极(相关阅读)。

我们假设的电极组合由100微米厚的石墨阳极和85微米厚的NMC811阴极组成,结果电极长度约为3.5米,阳极或铜箔作为最外层可能长约20厘米。电池的平均电压略低于3.7 V,这是这些材料的典型特征,电池的容量约为25 Ah,能量密度略低于700 Wh/l或250 Wh/kg。因此,该电池肯定能够达到已知的21700电池的能量范围,但仍略低于它。这主要是由于阳极和阴极活性材料的重量。如果没有在阳极中添加氧化硅,或者没有之前在21700电池中使用的NCA材料的高比容量,活性材料的可实现容量就会降低。干法涂布工艺的使用在多大程度上导致硅添加剂的遗漏尚不清楚。与NCA相比,成本因素或平衡阳极和阴极的优势可能有利于使用NMC811。新的电池设计在集流体和隔膜的重量上更小。尽管电池钢外壳的壁厚从300µm增加到600µm,但相对于21700到4680之间的存储容量,这种重量贡献几乎保持不变,如图2所示。

“大圆柱”电池壳体介绍

圆柱电池多采用具有较强物理稳定性的钢材作为外壳材质。为了防止钢材与电池正极活性材料发生反应从而发生氧化。需要进行镀镍处理以保护钢材。

大圆柱壳体材料需由小圆柱的后镀镍转换为预镀镍钢基带。预镀镍工艺则是在电池壳体冲压之前就进行对钢基带进行镀镍,这种工艺相比后镀镍的优势就是可以更加准确的控制镀层的厚度最大限度的实现轻量化,还可以大大提升冲压后电池壳的一致性(主要表现在电压)、耐腐蚀性、气密性等关键指标,所以目前高端圆柱电池采用的都是预镀镍的技术工艺。

预镀镍钢壳的优势是相对于后镀镍而言,后镀镍的主要劣势是钢壳滚镀过程中内壁靠近底部位置的镀层很低,一般在0.1 至0.3μm,有的甚至低于0.1μm,而且同一生产厂商相同位置的镍层厚度波动很大,在存储或使用过程中会导致电池的性能衰减严重。

相较于后镀镍工艺,预镀镍工艺对高速连续预镀镍的生产设备、电镀液配方、扩散退火温度参数以及钢带平整技术等方面均对生产厂家有着更为严苛要求。同时,凭借着产品优异的焊接、力学性能、耐腐蚀性能以及良好镀层的均匀性等优势,预镀镍工艺广泛应用于新能源汽车、高端电动工具等领域。目前,国内外主流锂电池生产厂商均已由后镀镍转化为预镀镍,预镀镍工艺成为行业主流趋势。

整个产业链来看,上游钢基带厂商主要包括宝钢股份,新日铁,东洋钢板等。中游预镀镍钢带主要包括新日铁,东洋钢板,TCC, Tata,以及国内的江苏威金迈等。下游电池壳冲制厂商包括科达利,东山精密等。

“大圆柱”电池预镀镍玩家

1、新日铁

根据新日铁资料,新日铁通过冷轧-清洗-镀镍-连续退火等工艺制备出预镀镍产品(SUPERNICKEL),可以广泛应用在电池壳和一些高端家用电器中。根据公司资料,通过热处理后,显微镜的断层照片可以看出,SUPERNICKEL( 预镀镍) 层较为均匀, 且经过60 分钟的盐水浸泡实验, 新日铁的SUPERNICKEL(预镀镍)钢板制成的电池表现出更好的制造后耐腐蚀性。

2、东洋钢板

东洋钢钣通过融合长年积累的独特的表面处理技术以及轧制技术,可根据客户的实际需求,为客户生产出能最大程度发挥镍的特性的高性能镀镍钢板。

3、江苏威金迈

江苏威金迈科技有限公司是一家集板带产品功能研发、生产、销售于一体的新材料科技型企业,主要致力于对一些电池核心材料的“卡脖子”技术进行攻关研发通过与上下游企业深度合作,对原料化学成分进行个性化定制,实现对炼钢、热轧、冷轧、电镀和合金化等洁净钢生产工艺、尺寸公差和材料性能的精准控制。

工艺及产线方面,据介绍,威金迈采用一流的镍层电镀工艺,可根据客户用途和使用要求,提供专业化的产品解决方案。可实现单面0-10μm镍层定制,双面镀层可等差可厚差;可定制产品规格为:厚度0.2-1.2mm,宽度600-1250mm。工艺产线以标准化作业为导向,生产高度自动化、质量稳定,可持续大批量生产,交货时间短,成本极具竞争优势。

此外,其工厂运用自动检测、数字孪生、影像识别、MES系统、ERP系统、人工智能等先进技术,实现全流程信息化、自动化、智能化和绿色化管控,旨在打造用户信得过的全流程一贯制智慧工厂

4、东方电热

东方电热成立于1992年,2011年成功登陆创业板。2016年,公司收购江苏九天51%股权,进军光通信材料领域和预镀镍领域,通过收购兼并的方式快速切入预镀镍赛道。2022年,东方电热加大预镀镍项目投入,“年产2万吨锂电池预镀镍钢基带项目”进展顺利,伴随产能释放,4680加速发展,公司分别于2022 月和9月与金杨股份、东山精密签订战略合作协议。

5、甬金股份

公司前身兰溪甬金不锈钢有限公司始创于2003年 8 月,成立初期,公司专注于精密冷轧不锈钢板带生产;随着精密冷轧不锈钢板带生产工艺的积累和技术装备自主设计研发水平的提高,公司准确把握不锈钢市场发展机遇,先后于2010年和2014年投资设立江苏甬金和福建甬金,将主营业务拓展至宽幅冷轧不锈钢板带生产领域。甬金股份在夯实主业的情况下,也积极加码布局预镀镍产业,有望于2024年开始贡献业绩增量。

“大圆柱”电池市场需求预测

据起点研究院(SPIR)测算,到2025年中国新能源汽车领域对圆柱电池的需求量将达到17.5GWh、全球电动工具对圆柱锂电池的需求将达到31.7GWh、全球家储及便携式储能需求5.61GWh、全球两轮车对圆柱锂电池的需求将达到7.1GWh、全球清洁电器需求5.31GWh、全球平衡车领域需求2.1GWh。

全极耳圆柱电池在小动力、动力以及储能等领域快速渗透,而大圆柱则会是未来几年内最重要的增长点。无论是从出于摆脱中国电池供应链依赖考量,还是车企使用习惯,抑或是已签的大圆柱电池供货订单来看,海外大圆柱电池装车速度都将快于国内市场。

大圆柱电池曾于2021年~2023年都被誉为“行业风口”,被定义为大圆柱电池量产“元年”。行至2025年,随着各家电池厂规划的量产时间到来,大圆柱产业链上下游的关键决战即将启幕。



言质有锂知识星球本周更新动态:


知识星球-质量云第18季精选代表性干货资料共计10份,包含质量、六西格玛、管理体系以及国内外知名企业质量管理课件等资料,干货多多。本期内容具体详细清单如下:



知识星球-新质能源智库第85季共上传了包含质量、六西格玛、管理体系、锂电及材料、储能、固态电池、钠电、行业研究报告以及国内外知名企业质量管理课件等共计10份资料,干货多多。本期内容具体详细清单如下:


欢迎大家搜索查阅及学习。我们会不定期上传及分享更多的、前瞻性的质量及新能源领域专业资讯及资料(注:不少是可编辑性文档)。同时,我们也会参考依据大家及众多粉丝朋友的需求,会重点分享热点及大家普遍关心的内容。所有成功加入星球会员的朋友可以申请加入专属微信群(注: 锂电群或非锂电群质量群,二选一)。让我们在知识星球相聚,一起学习加油并共同成长!




言质有锂,您身边的学习好帮手!若公众号免费的、海量资讯还满足不了爱学习及上进的你,那么可以考虑并关注以下知识星球。知识星球-新质能源智库已收集了质量管理的及新能源(含锂电池及材料、钠离子电池、固态电池、光伏电池、储能电池及系统、新能源行业分析及研究报告、以及各类材料和电池标准等)等干货资料1400+。相关内容还在持续更新中;专业质量领域知识星球-质量云也正式起航了,资料信息持续更新中,已收集了质量类的干货资料(含国内外先进及系统化的质量理论、方法和工具、管理体系、六西格玛、标杆企业及优秀企业案例等)150+。欢迎大家的加入!







免责申明
本公众号主张和尊重原创,对于一些网上转载或编辑的经典文章会标明来源出处(无法得知原创作者的除外),文章版权归属于原作者所有。本公众号旨在知识分享及学习交流,若认为侵权则请联系小编删除。







往期精彩内容推荐


教你如何在“志言质语”号内快速获取干货?

好消息|不花钱学习六西格玛,关注他教会你!

一文搞懂最新六大工具(APQP、FMEA、MSA、SPC、PPAP、CP)。附思维导图!

干货|浅谈锂电企业的水分控制及预防

锂离子电池行业常用中英文对照汇总

锂电配料工序常见的主要异常及一般处理措施

浅析锂离子电池合浆工艺流程及品质管控

锂离子电池的常见不良失效分析系列-高内阻

锂离子电池不良失效分析系列-充高放低

锂离子电池不良失效分析系列-低容量

锂离子电池常见不良失效分析系列-低电压

锂离子电池的不良失效分析系列-厚度超标

锂离子电池不良失效分析系列-循环性能差

锂离子电池不良失效分析系列-压差大

锂离子电池的不良失效分析系列-爆炸

锂离子电池不良失效分析系列-漏液

浅谈锂电行业的工程变更管理

干货|关于锂电企业粉尘的管控及预防

聊聊锂电企业的首件三检该如何做?

六西格玛工具之相关性分析案例分享

干货|方差分析之一般线性模型(GLM)的高效应用

干货|六西格玛工具之回归分析(基于Minitab操作案例讲解)。赶紧get!

干货|残差(Residual)在方差分析(ANOVA)、回归(Regression)分析及实验设计(DOE)中的判读及异常对策

质量管理五大核心工具(APQP/FMEA/MSA/SPC/PPAP))的应用

干货|QCC活动推行方案。请收藏!

SPC改进篇:当前降本是“刚需”,过程分析和改善必不可少!

SPC理论&实战系列之实施篇

SPC理论&实战攻略系列之策划篇

SPC理论及实战攻略系列

六西格玛工具之过程能力分析(正态)

六西格工具之卡方(Chi-square)检验

六西格玛工具之MSA(测量系统分析)知识精华介绍及案例

六西格玛工具之过程能力分析(非正态)

六西格的衡量指标(尺度)

六西格玛工具之抽样大小的选择

干货|六西格(DMAIC)项目改善案例

干货|六西格玛工具之黄金版DOE驾到!

六西格玛工具之多变异图

六西格玛工具之散布图

六西格工具之图形化汇总

六西格玛工具之箱线图

六西格玛工具之鱼骨图

干货|方差分析(ANOVA)系列之平衡方差分析(完整版)

干货|方差分析(ANOVA)系列之单因子方差分析

六西格玛工具之柏拉图

六西格玛工具之正态检验

六西格玛之假设检验

干货|六西格玛工具之响应曲面设计(RSM)。请收藏!

六西格玛工具之SIPOC图

干货|新质量工具-公差区间及案例分享。请收藏!

六西格玛工具之直方图理论及Minitab案例分析详解。赶紧get!!

计数型MSA-Kappa技术的应用(Minitab案例分析详解),请收藏!

干货|正交试验设计的理论及案例分享。请收藏!

干货|六西格玛工具之等方差检验案例分享。请收藏!

干货|六西格玛50种核心工具应用及路径。请珍藏!

一种创新改进工具-标杆分析法(Benchmarking)

干货|世界各地锂离子电池产品认证介绍

上汽通用APQP详解

干货|最新完整版FMEA培训教材。请收藏!

记住这串数字184538,就容易理解PPAP了

干货|六西格方法和工具在项目D(定义)阶段实施中的运用。请收藏!

六西格改善方法论和工具在项目实施中的运用案例分享-测量(M )阶段

六西格改善方法论和工具在项目实施中的运用案例分享-分析(A )阶段

六西格改善方法论和工具在项目实施中的运用案例分享-改善(I )阶段

六西格玛工具在项目实施中的应用-C阶段

六西格玛案例之降低方形电池外观不良率!

六西格玛案例之降低电池水分含量!

六西格玛案例之优化电池烘烤工艺!

六西格玛案例之降低极片颗粒不良率

六西格玛案例之优化电池高温老化工艺!

六西格玛案例之提升电芯设计容量!

六西格玛案例之降低电池低压率!

六西格玛项目之提升涂布面密度过程能力案例分享

六西格玛案例之提高涂布合格率分享!

六西格玛案例之降低电池外观不良率

六西格玛案例之降低电池漏液不良率





言质有锂
言质有锂,您身边的学习好帮手!专注于新能源及质量等领域,重在分享、利他、助力、赋能。定期会有质量、六西格玛、体系、认证、新能源汽车、电子、管理、最新质量理论、方法和工具、相关标准等方面的资讯更新和分享。感谢社会各界人士的关注和厚爱!
 最新文章