新能源电池大变局

4680的出圈，让被压制很久的三元电池阵营又迎来了一波关注。

4680大圆柱电池不是个新概念，去年特斯拉电池日上老马就疯狂安利过。

其命名含义是电池直径46mm、高80mm，也是2170圆柱的替代品。

特斯拉电池日

这次时隔1年后再次爆火，主要受两个消息催化。

一是特斯拉将在加拿大建一座锂电设备厂，主要做4680电池量产，最快明年上半年先用在Model Y上。

二是亿纬锂能刘老板在湖北荆门项目开工仪式上，发表的一段讲话：

“我们现在建的，是中国第一家，有可能在全世界最先量产4680、4695电池的生产基地，这里生产的电池将装备给全世界最牛逼的公司。”

群众普遍比较感兴趣的是，这“全世界最牛逼”指的哪家。

目前，明确在技术路线上使用大圆柱的车企只有两家，特斯拉和宝马。

特斯拉后期用4680是板上钉钉，宝马之前一直走方形路线，后面也要加入大圆柱，电池技术平台转向4695。

亿纬锂能在荆门的乘用车大圆柱项目产能总共20GWh，宝马不用4680，别的车企除了特斯拉都吃不了这么大的量。

所以，这一波相当于在明示，亿纬很可能会成为特斯拉的供应商。

之前亿纬锂能就疑似在纪要里透露过，相信自己的大圆柱会比宁德做的好，如果这次入特实锤，也算是局部逆袭了。

4680真有搞头？

4680大圆柱这阵风是特斯拉吹起来的，去年大家都当个概念来看，因为没哪家能量产。

而最近一系列的信号表明，明年特斯拉、松下、亿纬这些大厂的大圆柱就能实现规模出货。

特斯拉德州工厂

网上一段视频显示，装着正极、负极生产设备的卡车已经开进了特斯拉在德州的超级工厂，准备试产4680电池。

上个月，柏林超级工厂落成，明年开始交付搭4680的Model Y。

松下的进展还要更快一点，之前搞了条测试线，现在在搭正式产线，明年上半年就能量产。

亿纬的大圆柱项目刚开建，估计到明年底完成，规模放量和供应会等到23年。

技术层面上，2170到4680的升级，绝不仅是“从5号电池到1号电池”那么简单。

主流动力电池按材料可以分成三元、磷酸铁锂，按结构可以分成方形、软包和圆柱。

海外车企之前走三元路线，北美特斯拉以NCA为主，欧洲那边是NCM，基本没有用磷酸铁锂的。

今年开始，铁锂的风潮流向海外，标志是Model 3、Model Y标准版会大规模采用磷酸铁锂电池。

之后韩系大厂LG、SKI也纷纷表示要加入磷酸铁锂技术。

国内近年情况属于三元、铁锂轮流坐庄，今年轮到磷酸铁锂逆袭。

2017年以前，新能源车市场主要以商用车为主，铁锂的成本、安全性恰好契合商用车，所以一直占大头，这时候三元铁锂大概是37开。

17年开始，新能源汽车补贴要求开始围绕续航里程、能量密度、电耗三个指标展开，三元电池在这方面有先天优势，总体上占据了60%~70%的市场。

而到今年，磷酸铁锂又开始逆袭，7月以后国内铁锂电池的装车量连续四个月超越三元电池。

三元还是铁锂？面对这个大是大非问题，大的电池、材料厂都不敢单方面梭哈。

国外的LG、SKI，国内的华友钴业，最近都在考虑往铁锂方面做。

大厂里面，松下的头最铁，表示会坚持做三元。

所以，近几年的材料路线不会有大的变化，4680也很难改变这种现状。

但这并不妨碍，4680会有很大的搞头。

与传统电池相比，除了体积变大，4680采用了无极耳设计，就是没有传统电池的那一块凸起，头顶是平的。

而2170和1865电池一般是一个极耳或者两头极耳，大圆柱则将负极整合成一体和外壳相通，整个外壳都是负极，所以也能叫“全极耳”。

特斯拉柏林工厂

无极耳的设计可以让导电涂层直接与电池端盖接触，接触面积达到100%，很大缓解了电池单体散热的问题。

目前，大部分车企使用液冷作为热管理的主要手段，而圆柱电芯排列后本身就有空隙，阻碍了一定的热传递，再配合无极耳设计，有很高的防热阈值。

另外，4680的开发初衷是为了提高能量密度，体积大了后，更能兼容高能量密度材料如高镍、硅碳等。

所以大圆柱最适合的就是高镍三元，包括超高镍的NCMA、91等方案。

前期能量密度目标是300wh/kg，后期用超高镍、硅碳负极后，可以做到350-400 wh/kg，突破现有的能量密度瓶颈。

除了在热管理和能量密度上有较大提升外，大圆柱还有个大看点是跟其搭配的CTC封装方案。

CTC就是把圆柱电芯直接集成到整车底盘上，去掉了电池包和模组，实现了电池和车身一体化。

特斯拉柏林工厂

不夸张地说，CTC技术的应用能把圆柱电池带到一个全新的维度。

原材料普涨的背景下，通过组装技术实现降本非常重要，CTC能节省很多的pack和模组，在降本的同时还能减重。

按老马自己的话说，采用了CTC技术后，可以节省370个零部件，为车身减重10%，将每千瓦时的电池成本降低7%。

4680的无极耳，叠加激光焊接技术、CTC技术，使得锂电子从阴极到阳极转换速度更快，能量密度更高。

4680+CTC的组合，很有可能实现宁德曾老板当初的预测，“使新能源汽车成本可以直接和燃油车竞争”。

所以，从高续航和降本的角度，4680都会有搞头。

颠覆电池格局？

4680 作为还未量产的“新事物“，本身有不错的优势。

而特斯拉作为行业先驱，已经引发数次锂电产业链革命，有极强的带货效应。

所以市场上就有声音，觉得4680有机会引起一场技术变革，颠覆动力电池现有格局，扭转三元的颓势。

今年前10月的电池装机数据出来后，磷酸铁锂的累计产量首次超过三元，已经确定在全年装机量上会实现反超。

这轮铁锂的强势，其实有着非常清晰的逻辑。

现在是电动车做市场导入，渗透率快速爬升的时期，价格取代续航成为产品的主要矛盾。

宁德时代的CTP、比亚迪的刀片、国轩的JTM，都能通过优化模组结构达到提升能量密度的效果。

磷酸铁锂本来就有经济性和安全性的优势，续航起来后，大多数中低端车型还是倾向于用铁锂。

在未来两年，磷酸铁锂装机量会进一步攀升，叠加上储能，明年整体跟三元的比例可能达到64开。

但是从长期看，24、25年甚至于再往后，多数业内大佬还是更看好三元路线。

中国以外，绝大多数欧美车企还是以三元电池为主，未来会从中镍三元往高镍三元走，这个技术趋势基本已经确定了。

其中明确表明使用磷酸铁锂的只有特斯拉和奔驰，特斯拉给宁德的铁锂订单是45GWh，奔驰的用量还没有锁定，其他欧美车企都还没说要用铁锂电池。

能量密度上，磷酸铁锂即便用到CTP、刀片的电芯技术，大概平均也只能到180wh/kg。

像Model Y的标续版，官方续航里程是525公里，实际开起来要打八折，大概400多公里，再开个空调或是冬天开，实际续航估计还不到400公里。

这个水平从体验上来说肯定不算理想。

另外，随着汽车智能化发展，单车用电量也会越来越高，当新能源车保有量上来后，主要矛盾还是会转移到能量密度上。

跟手机类似，更强大的硬件必然带来更高的能耗，按铁锂现在这个能量密度，不太能撑起一台智能化整车的续航。

未来三元想再次领先，会走两条路径，一是高镍和超高镍，完全拉开跟铁锂的能量密度差距；二是降本，缩小跟铁锂的成本差距。

相比于现在的三元方形和软包，4680可以更好实现这两个目标。

按特斯拉自己规划的使用场景，入门级产品和储能站，优先考虑使用寿命（充放电次数），电池会主要考虑使用磷酸铁锂电池。

特斯拉产品规划

长续航的中端产品和重量敏感的高端产品，还是使用三元的高镍低钴电池。

Model Y之后，4680可能陆续用在Model S、Cybertruck等车型上。

从目前的方案看，特斯拉未来的产品线可能会是CTP+磷酸铁锂做入门车型，CTC+4680做中高端车型。

如果情形顺利实现，先不说对铁锂的影响，在三元内部4680肯定会取代部分软包和方形的份额，毕竟之前崇尚方形的宝马也要搞大圆柱。

软包更惨一点，成本不如4680，还有漏液问题，未来市场预计会越来越小。

从这个角度看，即使改变不了三元、铁锂的竞争局面，4680还是很有可能颠覆三元的内部格局。

量产前夜

国内关于大圆柱的进展，亿纬锂能是最快的，20GWh的产能预计明年投产，后年开始放量供给宝马和那个未官宣的“最牛逼的公司“。

今年8月底，特斯拉开始在国内寻找4680大圆柱电池的合作厂商，特斯拉出设计，由电池厂家代工。

之前就有消息传出，特斯拉跟亿纬做过大圆柱方面的商业洽谈，不过被亿纬辟谣。

这次计划投资463亿元的荆门动力储能电池产业园，亿纬还拉上了恩捷股份、新宙邦、格林美和科达利。

其中科达利做的4680大圆柱结构件，客户正是特斯拉和宝马。

在亿纬锂能改版后的官网中，也在动力电池产品处新出现了大圆柱电池的身影。

亿纬锂能大圆柱电池

除了高续航、无极耳（全极耳）、无热蔓延几个特性外，还出现了超级快充属性。

不同于2170的铝丝焊，4680电芯采用的无极耳方案可以直接让金属片与电芯极耳进行连接，快充性能可以提高三倍以上。

9月份，以色列的电池开发商Store Dot宣布推出一款硅主导技术的超快速充电4680电池，可在十分钟内充满电。

而Store Dot正是亿纬锂能的合作伙伴，电池样品通过亿纬的产线进行生产。

所以从电池厂看，4680方向目前受益最大的还是亿纬锂能。

材料上，目前从4680的结构和参数来看，和传统高镍圆柱电芯有很大的区别。

体积变大后，4680对高能量密度材料的兼容性更强，正极可以用8系、9系材料，高镍出货占比高的正极厂可能会加快导入速度，如容百科技、芳源股份等。

解决了硅碳的膨胀问题，硅碳负极的用量会有很大提升，松下、三星体系都已经在使用，特斯拉也会跟进。

但硅碳负极本身导电性能差，因此会增加碳纳米管的用量，这里也会出现机会。

另外，还有两个材料会出现比较大的增量需求，分别是粘结剂、涂层PVDF和电解液溶质LiFSI。

4680在正极负极添加了PVDF涂层，用更多的铝箔和铜箔保护电极材料，使得导电性更加灵敏，整体会提高8%的用量。

受环保和配额影响，PVDF的扩产难度很高，只有东岳集团、巨化股份、联创股份等少数几家公司有产能和扩建能力。

未来2年PVDF供给已经很紧张了，4680可能进一步加剧紧张局面。

LiFSI之前一直是电解液溶质六氟的候补，优秀的高、低温性能、导电性、热稳定性可以弥补六氟的部分性能缺陷，但由于成本较高，还未形成对六氟的替代。

但电池高镍化以后， LiFSI作为添加剂开始被批量使用。

LiFSI在普通高镍三元只有3%左右，而在4680中，用量会直接提高到15%。

目前越来越多的电解液厂商开始扩充LiFSI产能，包括天赐材料、多氟多、永太科技等。

大幅扩产预期甚至导致资金开始关注LiFSI的上游原材料氯化亚砜，拥有全球最大氯化亚砜产能的凯盛新材，一上市就被各大公募、社保资金抢着配置。

从产业链环节来看，4680电池将带来的有可能是全材料体系的提升，实际量产之后，估计还会出现更多的细分机会。

之前CTP推出的时候，很多企业还在观望和犹豫，现在CTP已经成为一项普及的技术。

去年大多数人还把4680当概念看，笑称为“1号电池“，如今离量产却越来越近。

动力电池技术本来就是处在不断的革新和发展中，前两年觉得遥远的事情，可能马上就会普及，技术的颠覆远远比想像中来得快。

关于4680未来的空间，难以预料，只能边走边看。