这两天,46800的热度一下子起来了,一下子让笔者有点莫名其妙。不过反过来一想,46800总体肯定是符合行业发展趋势的,而从去年特斯拉Battery Day后其实几乎很多的主流企业都已经开始进入圆柱领域,那做46800基本也就成了一个必经之路。笔者估计是46800近来工业化方面有了更多的进展所以就有了近来的这波热度,那就在这里基于自己对电芯、圆柱电芯和化学技术的理解,谈谈对46800近来一些新闻和解读的自己的理解,希望能给大家更好的对行业的认识。
化学体系设计:我们做46800用什么材料,达到什么性能(能量密度)?隔膜也要变少?
在文《4680电池大咖深度讲解》中,我看到了一些对4680使用化学体系的描述,主要有:使用三元镍9,使用硅碳负极,LISFI,碳纳米管等材料量会增加,甚至还要说更多使用PVDF,然后隔膜用量会减少(黑人问号?),可以做到单体300Wh/kg。
在这里笔者想给出观点:各种材料使用不会产生明显的跳跃式变化,相比于之前我们看的21700体系不会产生太过明显的变化,甚至因为46800单体能量更大(传统21700的5倍左右),使用的化学体系可能反而会略保守一些(合乎逻辑,因为功率还有要求,安全要有余量),在此大概说一下:
首先说隔膜:真的是搞不明白,以前是卷到直径21,现在卷的更厚到46,极片设计我想象不出会有什么明显变化,怎么就隔膜要用的更少了呢?而且46基本都要追求功率(明牌),这样的话涂的只可能应该更薄——这样对应的隔膜使用量变多才是。当然你可以说隔膜在越来越薄,问题是即使是真的这是对大家是普遍适用的,与46800又有什么关系?
然后说正负极:其实圆柱的一大优势就在于可以使用更超前激进的化学体系,把已经量产的21700中的Ni9技术搬过来没什么问题,配上硅(甚至含量比以前更高)加上单体更大,能量密度搞到300Wh/kg倒是可能的(在这里例行吐槽纯硅和关切无钴的方向)。但是不要忘了:目前早已不是唯能量密度论的时代,安全和快充都很重要,考虑上这两点的妥协后,是不是真的还要非硬上到300Wh/kg,个人相对怀疑,可以走着看。
另外必须吐槽一下目标350-400这种说法——你可以说他是长期的愿景,但是现在直接扔这数有点……
至于其它的材料,比如LiFSI,PVDF,碳管,可能基于材料体系的演化和极片的设计会有些用量的相应变化,比如4680的功率要求高对于盐使用的影响,高电导极片对于导电碳管的需求,这些基本上逻辑可能是在,不过PVDF涂在隔膜上这个似乎早就已经是很常用的技术,流传的文章中在说PVDF用量增加这个我没太懂逻辑,可能还希望有懂行的人再深入剖析一下到底是为什么。
结构设计&制造工艺:可能有很多有意思的点和变量
46800相比于以前的传统18650,21700圆柱,结构变化是非常明显的:更大的尺寸,加上为了降内阻而需要使用的多/全极耳的设计,使得整个电芯的设计估计会有很大的革新突破,加上各家车企有可能会有不同的要求(功率,安全等),可能在这两年内大家会尝试不同的结构设计和制造工艺,笔者能想到的有:
多VS全极耳:多极耳难在制造对齐,但好在空间利用效率好;全极耳看似简单,但是可能杂质控制会很有挑战,谁赢恐怕是要再看的。
钢壳VS铝壳:钢的可制造性好些,铝更轻性能更好,所以也不好说。
安全设计:怎么泄气,里面的CID之类的怎么设计,你想电芯比21700大了这么多,加上不同车企开发项目总得有点差异,这能不出点花样变量吗?
然后相应衍生出来的封口工艺的变量,对应的制造方法的不同和成本效率方面带来的影响,还有高度(主流车企/车型肯定更喜欢95-10X这种高度),估计会搞出各种各样的花的组合来,当然一开始可能会有特斯拉引领的一种/几种相对强势/主流设计,但是你保不齐其它家也来凑热闹,提出不同的理念做不同的衍生设计啊,所以届时会很好玩应该。
各家都来凑热闹,可是这么定制化的相对早期的技术,准备什么时候装入什么样的车?
其实在刚才笔者也说了,可能各家基于自己的需求都会提出设计变种的要求,加上本来4680就在早期,从电芯侧可能大家就八仙过海各显神通了,而车企如果想用,使用的理念又是CTP,CTC这样的先进概念,那组合起来恐怕会很有意思:车企的早期IDEA会有很多,然后返回给电芯厂,大家需要做很多磨合和合作开发的工作,这应该是很有意思也比较费功夫的一件事,相比于软包和方形的更成熟一趋同的技术方向,这里看起来要好玩的多。
但是明眼人可能看出来了:如果基本都是从去年开始做这种定制圆柱,很多企业之前圆柱经验都不太足(都不用比如列举了,大部分企业圆柱经验都不足……),工艺上又这么百花齐放,车上的需求恐怕即使如特斯拉也是要不断摸索——反馈——双向互相提高的。这么新的技术加上两边协作开发的过程,电芯的DVPV生产上的一堆问题,车的各种测试验证,即使快如特斯拉,你非说明年大量上,我觉得吧,是有点难的……
乱弹:圆柱前景光明,道路应该也不会再太曲折了,就是真上车可能要再花一点时间,总之不要特别着急
既然新的大圆柱大家都在做,搞上几年,总会有靠谱的电芯出来,所以要把时间线拉的略长一点,个人认为大圆柱肯定前景是没问题的——毕竟圆柱在动力里使用,再差还能差到哪里去呢?2019-2020,圆柱的使用已经都到谷底了,然后有了46800,其实业内已经大家肉眼可见的都在搞圆柱了,热度已经起来了。个人一直认为,圆柱其实就是方形的兄弟版,都有着良好的可制造性和可靠性,而且还在使用更先进化学体系上可以先行,在热失控管理上和方形竞争力基本相当,在用极耳技术提升充电能力后,没有理由不迎来复兴。
当然,前途光明,最黑暗的日子也已经过去,但是考虑到电芯侧的各种技术和工艺设计,车侧的各家的各种想法(你想都要CTC了可得是大变,相应的车端设计得有不少革新),那相应的你得花多少时间协同开发,做各种验证?所以中长期看一点问题没有,可是明年要开始装车这事,我还是要表示:谨慎乐观。
希望不要被大家理解为我是在泼冷水啊,我这次写了这么正能量和乐观的文章,在这里只是希望大家不要太脑子热太着急而已。话说回来,我看今年动力电池行业就太热了,大家冷静一下,沉着冷静发展,不要太着急嘛。沉住气,扎实走,中国制造才会越做越好啊~