特斯拉4680專家交流:復(fù)合集流體應(yīng)用于圓柱電芯的難點(diǎn)
專家介紹:就職于上海特斯拉,主要負(fù)責(zé)三電系統(tǒng),電池、pack開(kāi)發(fā)、電芯選型、總布置、三電高壓件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)。
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一、4680
第一代4680單品電芯能量密度沒(méi)有突破300的閾值。
德州工廠model Y的產(chǎn)能去年開(kāi)始就都是4680,今年反而考慮導(dǎo)入些21700,因?yàn)?680產(chǎn)能受限,美洲也只能生產(chǎn)1000多臺(tái)model Y。
寧德的4680也在發(fā)展,還是億緯鋰能更靠前,可能會(huì)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
電芯開(kāi)發(fā)國(guó)內(nèi)特斯拉主導(dǎo)磷酸鐵鋰的選型開(kāi)發(fā),北美主導(dǎo)4680。
國(guó)內(nèi)4680目前主要是主導(dǎo)供應(yīng)商的測(cè)試,正向研發(fā)在北美。
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二、電極
干法電極沒(méi)有徹底取消,只是第一代4680沒(méi)用這一技術(shù)。
第一代正極材料是基于811做提鎳,沒(méi)有達(dá)到9系,但能量密度有一定上升,沒(méi)有達(dá)到干法電極的工藝。干法電極在試制線中使用過(guò),但是良品率太低,安全風(fēng)險(xiǎn)高。
正極二代希望是9系,但是下半年才試制。
9系的正極供應(yīng)商是住友、日韓企業(yè)為主。國(guó)內(nèi)的正極供應(yīng)商還是8系為主。容百在測(cè)試尾期,沒(méi)有多大毛病,但是還沒(méi)有SOP。
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三、端子
1、量&價(jià)
正極上突出來(lái)的就是端子,端子只有正極需要一個(gè),單電芯5毛錢左右。方形電芯是需要兩個(gè),比如比亞迪。
2、沖壓&冷鍛
第一代4680中廣泛使用端子,還是沖壓,有考慮未來(lái)試試?yán)溴懠夹g(shù),冷鍛的產(chǎn)品性能更好,金相組織致密度比沖壓好,希望在4680的端子處使用,提升使用壽命,而且冷鍛做到極致是有降本能力的。
端子的要求很高,沖壓一般是塑性變形,會(huì)有內(nèi)缺陷,通過(guò)產(chǎn)線批量供貨無(wú)法檢測(cè),一般要走工業(yè)CT機(jī)才可以檢測(cè)出來(lái)。端子要過(guò)大電流,如果有隱藏隱患導(dǎo)致電芯壽命下降,冷鍛工藝對(duì)應(yīng)力消除、構(gòu)成密度比沖壓更好一些。而且沖壓的邊角料會(huì)被剪切,冷鍛會(huì)更節(jié)省原材料,沖壓的剪切斷面也會(huì)有毛刺,會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部電應(yīng)力分布不均勻。
3、供應(yīng)商
端子目前直接供貨的是日立,東山精密的端子用沖壓形式做的。東山?jīng)_壓很強(qiáng),早期投樣時(shí)間是今年年初,單獨(dú)件測(cè)試周期6個(gè)月,順利的話今年Q3可以走SOP,可以導(dǎo)入量產(chǎn)。SOP兩個(gè)月以后一般就會(huì)把貨物給特斯拉工廠了。
科達(dá)利在壓端片的時(shí)候有一個(gè)模具,一體化壓出這個(gè)凸臺(tái),再對(duì)整個(gè)基帶做一個(gè)焊接。
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四、上端蓋
電芯是倒置的,負(fù)極那一塊是所謂的上端蓋。
1、價(jià)
端子是5毛(不含極流盤),兩個(gè)極流盤要2塊錢左右,一個(gè)9毛錢左右。和東山精密上端蓋的貿(mào)易價(jià)是1塊左右。
2、供應(yīng)商
上端蓋目前基本是日立做整包,它采購(gòu)新日鐵、日本制鋼所的原材料,供應(yīng)給特斯拉。
東山的上殼蓋已經(jīng)審?fù)炅?,目前只有日立、東山可以供。
東山上端蓋已經(jīng)拿到北美工廠定點(diǎn),理想是Q2左右給奧斯汀工廠,也會(huì)給弗里蒙特做一定備貨,但是最后也是給奧斯汀做主要供應(yīng)。未來(lái)科達(dá)利應(yīng)該也可以,也在合格線之上,只是沒(méi)東山的好。
東山精密主供的是上端蓋,在4680的領(lǐng)域集成了機(jī)械式防爆閥,早期科達(dá)利供是沒(méi)有辦法合在一起的,要分開(kāi)組裝。但是東山精密對(duì)于特斯拉做一體化上端蓋的研發(fā)能做到較強(qiáng)配合,東山精密現(xiàn)在供的是上端蓋、下殼體兩個(gè)組件,一供還是附防爆閥的上端蓋系統(tǒng)。
極流盤是東山精密做代加工,還沒(méi)有供貨,單組件過(guò)了,合壓件(極流盤+絕緣小圈+外端蓋)還在驗(yàn)證中,東山應(yīng)該還有一兩個(gè)月測(cè)試,希望Q2之后可以給北美工廠。但是也要看能否成功。未來(lái)它供貨的結(jié)構(gòu)件會(huì)包含極流盤,目前還是日韓企業(yè)做的??七_(dá)利也具備這種能力,但是極流盤的一致性不如東山好。
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五、下殼體
1、價(jià)
東山和科達(dá)利的下殼體基本都是四塊多(量產(chǎn)),早期報(bào)價(jià)都是五塊錢左右。
科達(dá)利下殼體一開(kāi)始報(bào)價(jià)5元,現(xiàn)在應(yīng)該是4塊3-4塊5。
2、供應(yīng)商
東山精密未來(lái)有潛力把特斯拉的上端蓋給包了,下殼體有潛力但是特斯拉內(nèi)部不希望讓東山精密在殼體連接器成為主導(dǎo)的一供,未來(lái)可能在采購(gòu)量巨大的消耗型結(jié)構(gòu)件上,東山會(huì)和科達(dá)利會(huì)成為1:1的供貨關(guān)系。
東山的下殼體現(xiàn)在技術(shù)樣截止了,近期會(huì)在北美拿到定點(diǎn),科達(dá)利也一樣,技術(shù)樣近期通過(guò)了。
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3、東山精密&科達(dá)利對(duì)比
未來(lái)的產(chǎn)品力來(lái)看,特斯拉對(duì)科達(dá)利的評(píng)價(jià)更好,電芯要用十年以上,東山的精密連接件做得很好,但是耐蝕的鍍層不如科達(dá)利,科達(dá)利的穩(wěn)定性在五年、八年之后會(huì)比東山更好。但是這也不代表就會(huì)給科達(dá)利更多份額,可能兩家還是1:1的關(guān)系。一供和二供的比值不會(huì)差距太大。
對(duì)電芯材料的選型而言,科達(dá)利更強(qiáng),但是精密沖壓的模具、工藝成熟度,東山更強(qiáng)。科達(dá)利吃虧在早期做的是方形的,圓柱形的體量不大,圓柱形小微連接件方面,東山有較大優(yōu)勢(shì),但是材料涂層、表面處理還是科達(dá)利強(qiáng)一些。
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4、其他公司
1)中瑞電子
中瑞電子沒(méi)有商務(wù)接觸過(guò)。
2)金楊
金楊在名單中。
3)新坐標(biāo)
早期有接觸過(guò)新坐標(biāo),但是商務(wù)進(jìn)展目前沒(méi)有實(shí)質(zhì)性發(fā)生。
4)ITW
早期是特斯拉的合作研發(fā)方,但是量產(chǎn)后等級(jí)就比較低了,現(xiàn)在主要是試制線供。
5)斯萊克
加溫之后,像拔罐一樣拔出來(lái)形成一體件,最終可以形成幾十萬(wàn)的生產(chǎn)效率,以未來(lái)的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看,如果工藝能夠?qū)崿F(xiàn)在圓柱形電芯,可以帶來(lái)很大程度的降本。但是遺憾的是,它早期沒(méi)做過(guò)電芯殼體件的研發(fā)、量產(chǎn),一致性偏差、表面抗腐蝕能力不如科達(dá)利,就連東山精密的程度也達(dá)不到。
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六、結(jié)構(gòu)件
1、海外
特斯拉現(xiàn)在找國(guó)內(nèi)供應(yīng)商就是想分散海外供應(yīng)商供貨比。特斯拉的電芯量產(chǎn)能力幾乎為0,很大程度是依托了日韓的強(qiáng)大供應(yīng)鏈,這些企業(yè)往往有綁定協(xié)議,保證在固有產(chǎn)線中的已有產(chǎn)能會(huì)有一定鎖量給他們。
今年國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商確實(shí)可以導(dǎo)入到北美的兩洲工廠,但不代表沒(méi)有其他海外供應(yīng)商,國(guó)內(nèi)企業(yè)更多會(huì)在未來(lái)新的產(chǎn)線中導(dǎo)入,已有產(chǎn)線中已經(jīng)鎖量的還是日立來(lái)完成。
25Gwh中,弗里蒙特10GWh,其中有4條線是試制線,今年下半年會(huì)抽兩條做二代的4680,弗里蒙特實(shí)際上是8-9Gwh左右的有效出貨,奧斯汀目前沒(méi)有完全解鎖,但是計(jì)劃產(chǎn)線能力是18GWh左右。未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中,日韓企業(yè)會(huì)逐步切出去,但受制于北美政府的訴求,內(nèi)達(dá)華的新建工廠可能也會(huì)給KT凱德一定的供貨比例(預(yù)留20%-30%供貨比例),不一定就是科達(dá)利、東山做一、二供。
2、國(guó)內(nèi)
基于現(xiàn)在日韓系、歐美系的供貨等級(jí)來(lái)看,對(duì)于特斯拉長(zhǎng)期有效降本很難有推動(dòng),要復(fù)用中國(guó)的成熟供應(yīng)鏈才能降本。松下、LG的上游原材料也是中國(guó)本土企業(yè)。特斯拉研發(fā)階段借助有較強(qiáng)研發(fā)能力的海外企業(yè),量產(chǎn)階段會(huì)對(duì)整條供應(yīng)鏈的關(guān)系做延展,同步切換為國(guó)內(nèi)供應(yīng)商來(lái)供貨。從20年,特斯拉就是在走這樣的策略,但是23年遇到一些麻煩,北美額外發(fā)布了IRA法案,可能需要中國(guó)企業(yè)在北美設(shè)廠。
今年25GWh是特斯拉自己生產(chǎn),保25,沖30。日立對(duì)應(yīng)的固有供應(yīng)線主要對(duì)應(yīng)弗里蒙特,在25GWh中,日立還會(huì)供8Gwh左右,其余的在奧斯汀工廠,日立沒(méi)有直接供貨,這部分屬于新增擴(kuò)線計(jì)劃,未來(lái)由國(guó)內(nèi)供應(yīng)商扮演比較重要的角色。
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七、復(fù)合集流體
PP的膜和PET有區(qū)別,在一定充放電持續(xù)下,會(huì)出現(xiàn)脫層,改變了電導(dǎo)率。
復(fù)合集流體有很強(qiáng)的能力,預(yù)計(jì)3-5年之后,復(fù)合集流體在產(chǎn)業(yè)鏈方面有很大突破。
1、應(yīng)用于圓柱電芯的難點(diǎn)
復(fù)合集流體目前圓柱形電芯還是沒(méi)法用。特斯拉拿了寶明的復(fù)合集流體做了嘗試,結(jié)論是復(fù)合集流體基本可以小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,但是(1)圓柱形電芯中,容易出現(xiàn)橫載面積過(guò)大、張力集中,容易開(kāi)裂。4680是卷繞的加工工藝,銅的導(dǎo)電層一旦開(kāi)裂,會(huì)降低導(dǎo)電率,現(xiàn)階段特斯拉沒(méi)法使用;(2)4680的充放電能力很強(qiáng),但是充放電循環(huán)次數(shù)會(huì)變短,復(fù)合集流體易老化,從物理特性上就不能做到更高次數(shù)的充放電。根據(jù)去年12月的信息,中航鋰電采購(gòu)寶明的,現(xiàn)在充放電次數(shù)是1900次,沒(méi)有突破2000次。
2、寧德時(shí)代
寧德時(shí)代對(duì)復(fù)合集流體材料的變化很頻繁,去年Q3是PET,11月變成PP,今年一月又變成PET,他們沒(méi)有完成對(duì)材料的定稿,還是研發(fā)階段,給特斯拉的數(shù)據(jù)比較雜亂。目前他們的PET的方案可以形成2300-2400次的正向充放電循環(huán),但是沒(méi)有說(shuō)是脈沖波段點(diǎn)陣式的設(shè)備中還是穩(wěn)態(tài)下。
特斯拉在復(fù)合集流體不是特別積極,還是寧德時(shí)代在主推。
如果復(fù)合集流體實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),未來(lái)寧德時(shí)代給特斯拉供的磷酸鐵鋰也會(huì)導(dǎo)入,特斯拉也會(huì)是受益者。磷酸鐵鋰能量密度較低,導(dǎo)入PET銅箔,能夠幫助電芯間接提升5%-10%的能量密度。
上海、華南的一家企業(yè)就復(fù)合集流體正在和寧德時(shí)代接觸。
Q2季度特斯拉會(huì)和寧德時(shí)代有一個(gè)電芯價(jià)格談判。
寧德給了復(fù)合集流體很清晰的timeline,這個(gè)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)在3、5年前是很難實(shí)現(xiàn)的,這是有一定安全能力的材料,但是圓柱形電芯用復(fù)合集流體是很難的,2020年之后,特斯拉的復(fù)合集流體就基本沒(méi)有進(jìn)展,研發(fā)工程師也轉(zhuǎn)到其他項(xiàng)目了,但是22年有了轉(zhuǎn)機(jī),特斯拉把4680專利開(kāi)放了,寧德時(shí)代內(nèi)部也在做競(jìng)品對(duì)標(biāo),方形電芯可以通過(guò)導(dǎo)入復(fù)合集流體與4680扳手腕。
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八、儲(chǔ)能
4680未來(lái)會(huì)用在儲(chǔ)能,目前更多還是車規(guī)級(jí)。主要推入還是戶用儲(chǔ)能。4680用在儲(chǔ)能上,應(yīng)該還是用三元鋰。
儲(chǔ)能主要目標(biāo)是megapack用寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰。
太陽(yáng)能瓦片計(jì)劃用光伏能力做太陽(yáng)能電池,給虛擬發(fā)電站做能量補(bǔ)充。
儲(chǔ)能都在北美為主,國(guó)內(nèi)會(huì)有一些測(cè)試,但是都比較早期。
九、注塑
注塑這塊去年有做前期試樣,前保險(xiǎn)桿、后尾門的工程塑料注塑件。還在發(fā)展初期,在和一些供應(yīng)商談合作。中國(guó)有兩家,一家在深圳,一家在華中。門和翼子板會(huì)更遲一些。
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