46800鋰電池,首先被特斯拉采用而聲名鵲起。其命名,是按照電池直徑46mm、高80mm,最後壹個“0”代表圓柱電池。我們笑稱它是“1號電池”,國外號稱“餅幹桶”。
由於去年9月22日特斯拉的電池日上,馬斯克“狂推”46800,我們得知,這款自研電池能做到單體能量提高5倍、充放電功率提高6倍、續航裏程提高16%。與現有的鋰電池相比,其優勢在於成本更低、能量密度更大、充放電功率上限也更高。
不過,發布的當時投資者卻並不買賬。特斯拉電池日結束後,公司股價由漲轉跌,直到過了很久,才創了8000億美元市值新高。(當然,股價上漲是資產加速虛擬化的表現,是另外壹個課題了。)
隨著刀片電池、無鈷電池,以及頗具顛覆性的固態電池的輪番上陣,不但讓電池制造商們,也讓車企迎來壹次主動或被動的革命。那麽,江淮新能源緣何對46800情有獨鐘,又是哪裏來的如此信心呢?
路徑的正確性
其實,這個問題的實質是,特斯拉為什麽要研發46800電池?根據第壹性原理行事的馬斯克,不會無緣無故地開發壹款看起來沒什麽顛覆性、甚至會被脫口秀吐槽的產品。而且,業內很多人低估了46800電池的作用。所以,我們需要對46800電池的真正實力做個解讀。
此前,特斯拉便在電池領域暗示會有多個“重磅炸彈”,例如使用壽命可達百萬英裏的電池、能使電芯能量密度大幅提升的幹電極技術等等。46800電池是比較特殊的壹個。
而46800電池被詬病的點也在於此,它並不具備“百萬英裏”方面的功能。根據特斯拉此前的介紹,通過電化學體系的創新,其研發的電池可供車輛行駛百萬英裏,電池的使用壽命則可以長達10年或以上。然而,電池日上馬斯克對此只字未提。
不過,有壹點需要指出的是,46800電池的能量密度其實並沒有提高多少,根據計算,大致為283Wh/kg左右(電池重量能量密度=電池容量 放電平臺電壓/重量,基本單位為Wh/kg)。考慮到其他的技術改進,46800電芯的總容量應能達到30Ah。而能量密度應能達到300Wh/kg。
業內有“攻城獅”分析,“選擇這個尺寸不太明白。通常認為圓柱電池直徑超過30mm,電芯內外溫差會很大,影響電池的安全性能。46800電芯目前做成三元很難過關,做成鐵鋰的相對要安全得多。國內國軒的32800、32145等都是鐵鋰的。這讓我們考慮,特斯拉的著重點是在降低電池系統的成本,而不是提升電池的性能。”
那麽,特斯拉為什麽要從21700改成46800電池?江淮為什麽跟進?這是值得業界深思的。
實際上,通過結構的改進、材料的變革和工藝的革新,這個4680電芯將發揮出巨大的能量。這也是江淮堅決跟進的原因。當然,目前除了江淮,國內似乎還沒有車企公開走這個路線的。比亞迪和寧德時代更是保持了沈默。
而根據外媒CleanTechnica報道,經過對電池、陰極和車架的重新設計,特斯拉的每千瓦時能夠承擔的成本預計將提高56%。換言之,就是成本能下降56%。這將改變“ 遊戲 規則”,並使新壹代低成本電動 汽車 成為可能。“這壹切都始於簡陋的電池。”嗷喲,這麽看不起電池嘛。
目前,特斯拉的官方視頻也顯示,電池正在緊鑼密鼓地生產著。而特斯拉的供應商松下計劃在大阪工廠內為投資壹條試驗生產線。預計將於2022年開始生產46800電池。不過,特斯拉對於2019年2月斥資2.18億美元收購Maxwell而掌握的核心技術幹電極技術,還藏著掖著,不得而知。我們先不管這個,重點還是回到46800電池。
46800實力如何?
為什麽江淮會跟進46800電池?這就說到,46800電池具不具備真正的顛覆燃油車時代的實力?
這款46800電池的專利是特斯拉於2019年11月提交的。得益於體積增大,該電芯的能量提高了5倍,續航裏程則提高16%。而這款大“1號電池”還有壹個特性在於,它是“無極耳”電池,是“平”的。這麽做,主要是為了消除傳統圓柱電池極耳的發熱,解決電池單體的散熱問題。
具體來說,就是46800的無極耳設計(或者說是全極耳設計),是通過激光技術將傳統電池凸起的極耳結構去掉,這樣,導電塗層直接與電池端蓋接觸,可以很大程度上縮短電流移動的距離,並降低內阻。此外,無極耳電極中的導電塗層與電池端蓋的有效接觸面積達到 100%,散熱能力極大提升。
而且,特斯拉46800電池的無極耳架構設計,對提高可制造性有著直接助益。某新能源主機廠熱管理工程師評論道:“相比於性能的提升,個人認為取消極耳的設計對於行業的變革是顛覆性的,對於電池熱管理來說,發熱的減少也意味著電池液冷系統的設計可能都不需要了。”
其實不是不需要,而是由於取消極耳,不再需要遵循正極向上的原則,所以電芯成組後將是正極對接底盤、負極在上。電芯顛倒過來後的液冷板來到了電池組的頂部,更加利於恒溫。這是1月份海外媒體“劇透”的信息。
而電池的正極材料方面,特斯拉采用的是高鎳材料。通過使用更高鎳材料,能夠實現高能量密度、高續航,根據馬斯克的測算,46800采用鎳錳結構,可使電動 汽車 的續航裏程提高16%,並最終實現15%的成本下降。
不過業內專家朱玉龍也曾表示,這方面的 探索 ,做鋰電研發較早的中日韓是遇到很大的挑戰的,並不能壹蹴而就。在特斯拉公布的三個方向上,更多的是從實驗室到中試階段,列舉的很多數據都是基於紙面。電芯垂直整合需要大量的工作,特斯拉制造的4680電芯靠不靠譜,目前來說沒有底。
不過,我們依然欽佩特斯拉的勇氣。目前,很多傳統車企在新能源領域都面臨著哈佛教授克裏斯坦森所講的“創新者的窘境”的局面。在他看來,“越是管理卓越的公司,在‘破壞性創新’時刻到來的時候,越難以擺脫困境。”所以,很多公司“蕭規曹隨”,不敢越雷池壹步。
特斯拉的46800電池是壹個典型例子,作為壹種“破壞性技術”性質的技術創新,其技術產品是以往未曾有過的、完全新興的事物。而對於傳統車企而言,破壞性技術在壹開始往往針對的是壹個無法檢測的區域,它不能滿足傳統規模的增長需求和強大的制造能力,這對傳統車企的決策構成了挑戰。
結束油車時代?
目前在國內,江淮算是最先跟進46800電池的車企。江淮在研究15年後,轉向46800電池。從中可以判斷出,江淮認可特斯拉的前瞻性路線,認為這個方向是正確的。江淮這麽投入46800電池的研發、應用,也在於,“看清了未來的趨勢”。
江淮技術負責人表示,“46800推出來以後,對我們行業的所有電芯是個推動。這個規格出來以後,它的體積、能量密度,以及它的工藝,這個組合只要重組以後,拿這個電芯就可以做續航600km的壹個小車(A0級和A00級)。我今天告訴妳,壹個標準的A級車,這樣可以做到800~1000公裏, 妳們說油車時代是不是要結束?”
當然,這是基於壹種認知基礎,純電動 汽車 區別於傳統燃油車最大的地方就在於,電氣化的架構將帶來燃油車無法做到的智能化,從而帶給用戶更愉悅的體驗。而46800電池的變革會推動車企去更加靠近這種趨勢。
從產品量產角度來說,思皓新能源給出的A00級產品的方案是,“46800的材料上面,磷酸鐵鋰能做到300公裏;三元鋰電池能做到500~600公裏。我們初步的規劃,兩年後可以變為現實。”這是壹個非常不錯的數據哦。
我們知道,除了電芯,還有BMS和PACK方面的技術過硬,才能形成完整的體系。而這方面,2020年思皓新能源發布“蜂窩電池”電池技術,跟46800電池無疑是相當匹配的。
這位技術負責人介紹,相較於壹般的動力鋰電池而言,“蜂窩電池充分借鑒了蜂巢結構的仿生設計,以外延包覆的UE技術進行單元化封裝,鋰電池包內所有電芯360 包覆輕量化自流平導熱膠。”導熱膠能確保電池包內部的溫差 3 ,從而做到鋰電池單體之間電隔離和熱隔離。而且,假如有壹顆電芯失效,不會波及到周邊,因此不會引起連鎖反應。這個技術如果疊加46800電池的能量提升,無疑是江淮的信心所在。
2021年2月1日,江淮 汽車 與CBAK能源 科技 簽署了壹項為期三年的聯合產品開發戰略協議。根據協議,CBAK能源 科技 將根據江淮 汽車 的技術要求,為動力電池和電池組提供定制化方案,雙方還將聯合開發46800型號圓柱形鋰電池及電池組。
CBAK就是改名前的比克電池,成立於2001年8月,現在叫做中比能源 科技 股份公司。2006年納斯達克上市,成為中國第壹家在美國上市的鋰電池企業。
簽約後,江淮 汽車 和CBAK還將成立壹個聯合研發團隊,設計、測試並增強其新產品在電動 汽車 領域的適應性。江淮表示,未來將優先在其生產的電動 汽車 使用雙方聯合開發的電池和電池組系統。換句話說,如果46800電池2022年量產,就會應用在思皓新能源的車上。
需要提醒的是,就像著名 財經 作家吳曉波所說的,“ 從技術到變現,是驚險的壹躍,中間將燒掉多少的賬上現金和團隊熱情。 ”畢竟,企業的技術路線是否能取得良好的市場效果,是帶有很大的不確定性的。46800電池和現在的軟包、方殼相比,還出於邊緣地位。只是由於特斯拉的力推,我們預期在將來的五到十年之間,能看到更多的46800電池應用。
當然,能不能終結油車時代有很多因素。根據目前的業內***識,在2030年前,燃油、純電***存甚至燃油為主的境況還將延續。而新能源轉型的成敗,是 汽車 行業的壹次突變,在更大的意義上意味著“推倒重來”。46800能不能成為未來五到十年動力電池的主流,現在還是未知數,需要做好心理準備。
文/王小西
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