首页/文章/ 详情

既然你们都对46800这么感兴趣,那我也来凑个热闹

3月前浏览336

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~


来源:弗雷刘
化学材料控制试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-08-07
最近编辑:3月前
弗雷刘
博士 动力电池 新能源行业科普
获赞 0粉丝 1文章 100课程 0
点赞
收藏
作者推荐

QS24层的电池与固态电池工业化前景的展望杂评

之前几个月因为一直忙于一些事情,一直没有怎么更新,在这里首先给大家道个歉。然后近来正好看了一些新闻,有些想法一直在脑子里有一些雏形,那正好今天在这里跟大家闲聊几句。Quantumscape:24层的进展笔者在之前曾经评论/扒皮过QS公司的技术情况,首先作为一个偏实在世界观的人,个人一直对于Quantum这个词乱入电池领域感到莫名其妙。当然了,只要你做的好,宇宙牌香烟我觉得其实也没有什么大不了,谁还不能建立个牛逼的品牌形象了?这不近来QS公司又公布了其24层电芯的进展:从单层-10层-16层到现在的24层,总算电芯是在不断做大。下面是数据,可以看出大概是在0.3MPa下,1C/1C100%DOD循环,放了100周,看起来没有明显衰减。然后又放出了正极-电解质(catholyte)的第二代产品的数据,如下所示,其具有非常好的低温性能,高倍率性能(有一说一,-30还能充进去是可以的)。实用化的前景:问?问就是2028可能有人就会问了,刘博,这性能如何?离应用大概还有多远?个人回答:性能还行?不过是在小电池甚至是只有几层的电芯里达成的,做成车级电芯啥样性能就真不知道了。离应用嘛,反正你自己也说了是A(我觉得严格来说Pre-A更好一些),那离SOP我保守认为5年没问题吧(2028??)之前问,问就是2025;现在问,问就是2028,也没毛病。为啥这么说呢?咱就不说的远了,就从这次公布的数据来看。1) 先看上面这个循环图,你的循环只有100圈——为什么多的圈数的数据就不报出来,我是真怕可能后面跳水啊。(别说还没做完啊,我不想听这个理由,你敢对OEM这么报么)2) 你的这个纵轴拉的, 0-100%的SOH真的是,导致数据变成了一条没有意义的平线……坐标轴会选么,如果80-100%看着不好看,你弄个60-100%也行啊?这个说的什么点,实验室的学生做图成这样被老师骂一顿也不冤啊。你们展示这样的数据是认真的么。(是不是我记得Scorpion做空的时候也攻击过这一点)3) 下面这个充电低温,看着是挺牛逼啊,30度还可以充,阔以的!结果仔细一看,嗯,2层?合着不是在24层的电芯里做出的成果啊。那其SOP的时间可能又得再加个1年?2年?以及你开始晒快充(挺好,意识到了),但是就在这么个类似于扣电的东西里做出个性能,看着还是有点太早期了啊。4)这个电芯大概多少Ah呢?大概是:7cm*7cm*3.4mAh/cm2*24(层) =3998mAh,大概是4Ah。这个值吧,算是开始有诚意的一个门槛了,但是也仅仅是入门的数而已。要知道电芯容量小了,本征上很多问题会被极大的化解,比如安全,比如可制造性。笔者如果是他的客户,肯定要求他去做更大容量的接近车规级的容量的产品——这才是真的“拉出来溜溜”(有一说一,SES在这方面就是明显更进一步的)。本质挑战在哪里?在很多群里,笔者看到一堆朋友一直在讨论固态电池的未来。个人是非常期望行业内可以产生有竞争力的新技术,百花齐放,以更好的推动新能源产业-能源转型事业的发展的。然而只要我们的目标已经是要以工业化来推动人类社会的发展,那很多东西就不是说想避就避的开的,早晚都要面对。1)大小——如上所述,电芯做到几十Ah,正儿八经做车级要求的容量。2)成本——从BOM来看,你的电池到底成本会如何?如果用一堆稀有元素,如何去满足成本竞争力的需求?3)安全——针 刺当然牛逼,但是目前上车最大的头疼项就是热失控和热扩散,应对的如何了?4)内阻——如何保证倍率和充放电性能竞争力?5)能量——当然这个是一个大的优势(不过不要忘了,一般锂电280-300Wh/kg的软包也不少啦),问题在于,行业里目前真正需要的是什么(强调一下:真正需要,PR宣传品牌建设不放在这讨论),是不是还是一味把能量密度搞高来追求1000km+是必须的/首要的发展路径?归根到底,个人认为:好好匹配应用场景非常重要——固态电池真正的性能上的竞争点是什么?客户/具体细分市场领域需要什么?举一个例子,有的人在说做固态铁锂给储能上用,问题是储能现在希望啥?便宜,倍率好,寿命长——那,固态是不是可以有效解决这些问题呢?那就要让在座的诸位来回答了。其实以上说的这些,可能不只说给固态电池技术,本质上他是一个通用的问题:所有新的电池技术的实用化,工业化,面对市场,都要面对这些问题——哪怕你只是先讲故事,也得先把故事往这个方向讲,然后相配套的努力不是?战略方向要先对,战术上的努力才能事半功倍。比如,锂硫电池想车上应用——能不能比着GB38031把安全实验全做一遍——其材料/电解质体系支持不?比如其循环日历能不能满足车规级要求?比如其体积比能量多少?比如是不是非要用锂金属负极,在近期这玩意的成本大概是啥样,电芯的BOM又会是如何?当然了,往车上用有这些问题,往储能,飞行器上用可能有些就没有了——都要找自己最适合的地方,但是也别忘了,人家领域可能还有人家领域的新的问题在等着呢。总之,一起加油啦。来源:弗雷刘

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈