Він має великі вартість переваги і колись був основною рушійною силою для Tesla для випуску великої циліндричної батареї 4680.
У вересні 2020, коли Tesla вперше випустила батарею 4680, це зазначило що в майбутньому, на всеохоплюючих інноваціях в матеріали, дизайн елемента батареї, оптимізація процесу, ефективність виробництва і дизайн упаковки, великі циліндричні батареї очікується принесуть 56% вартість зниження.
Застосування технології сухих електродів, ефективне виробництво ефективність циліндричних акумуляторів, потенціал зниження вартості завдяки великому масовому виробництву завдяки стандартизованим розмірам, та всебічному покращенню продуктивності за допомогою технології full-tab зробили великі циліндричні батареї 46 серії широкими популярні в усьому світі і стали найвищого рівню як їх запустили.
Проте, чотири роки по тому, велика циліндрична батарея досі застрягла на конвеєрі масового виробництва: не тільки він не досягнув очікуваного цільового скорочення витрат, це ще важче і дорожче ніж поточний основний площа батарея виробництво технологія.
У травні цього року, Tesla зробила різку заяву департаменту 4680 акумуляторів: Якщо ціль зменшення витрат не може досягнути кінець року, Tesla може відмовитися від проекту 4680.
Слід зазначити що ціль зменшення витрат на цей час не це 56% зменшення витрат, пропоноване в 2020, але бути дешевшими за подібні батареї придбані у постачальників таких як Panasonic та LG Energy Solution. Очевидно,, Tesla також поступилася щодо вартості зниження ціль.
01
Від "галузь's топ потік" до "повітряні замки"
Оскільки Tesla випустила акумулятор 4680 у 2020, особливо з появою інноваційних технологій таких як таб-вільні (повні вкладки) і сухі електроди , великі циліндричні батареї поступово стали технічним шляхом якого акумуляторні компанії конкурують за розробку, і стали галуззю визнаною 27s "верх розетка" з 2021 до 2023. Майже кожен рік з 2021 до 2023 визначається як перший рок масового виробництва великих циліндричних батарей.
Проте, велика циліндрична батарея серії 46 застосовує інноваційний структурний дизайн, додавання процесів таких як формування повного вуха, сплющення, лазерне зварювання повного вуха та колекторної пластини або оболонки, отвору утворення, і лазерне зварювання покривної пластини . Новий дизайн конструкції приносить великі проблеми в процесі, виробництва і узгодженості. Поки , коефіцієнт виходу великих циліндричних лінія для виробництва акумуляторів завжди була перешкодою яку потрібно подолати багатьом компаніям.
Наприклад,, циліндрична батарея серії 46 має дизайн без язиків, і етапи процесу такі як батареї різання і лазерне зварювання сильно різняються. Процес надзвичайно складний, і вищі вимоги пред’являються до точності та ефективності обладнання.
На рівні виробництва, існують невизначеності у великих циліндричних батареях, наприклад,, чи метод обробки таб є повним таб% 2c вирізаний язичок або скошений язичок. Технологія обробки включає процеси розплющування і пресування. Зварювання колекторної пластини і полюса, колекторної пластини і оболонки/нижньої кришки є також ще важча проблема.
Насправді, як Tesla, яка принесла велику циліндричну батарею серії 46 у індустрію, неодноразово відточувала ключові технології досліджень розробок і оптимізації інжинірингу за останні кілька років. Згідно повідомлень ЗМІ, на червень цього року, за майже чотири років, Tesla's супер фабрика в Остіні, Техас, виробила лише 50 мільйонів 4680 великих циліндричних батарей. Серед них, близько 40 мільйонів 4680 батарей було вироблено в минулому році. Tesla також витратила багато часу на дослідження ключових технологій дослідження та розробка, оптимізація, і покращення виходу виробничої лінії.
Варто зазначити що на цьому етапі, через складнощі в покращенні процесів, врожайності та продуктивності, дивлячись на глобальний акумулятор компанії, продукція кожної компанії все ще відносно обмежена, і великі циліндричні батареї не продемонстрували конкурентних переваг у вартості та продуктивності.
Не тільки те, що, зростаючі ціни на матеріали від 21700 до 46 циліндричних батарей серії також ускладнюють зменшення вартості для 46 серія циліндричні батареї.
Беручи як приклад сталевий кожух та матеріали нижньої кришки, які використовуються у великих циліндричних батареях, поточний матеріал нікельованої сталі має відносну переваги в провідності, внутрішній опір, і зварюваність, та може відносно відповідати вимогам щодо корозійної стійкості, але цей матеріал в основному імпортується з за кордону. "Порівняно із традиційними 21700 циліндричними батареями, вартість нікельованих сталевих корпусів у 4680 циліндричних батареях зросла на 8 до 10 разів." Сюй Тао, генеральний менеджер Guangzhou Dongshi Chuangzhan Energy Technology Co., Ltd., повідомив Акумулятор Китай.
Спочатку, великі циліндричні батареї розглядалися як інструмент зниження вартості за їхню надзвичайну ефективність, безпеку, і виробництво, і їм надавали перевагу декількома автовиробниками зокрема Tesla, BMW, GM, Porsche, і NIO. Однак, сьогодні, через труднощі в подолання вузьких місць у процесі, виробництва, і врожайність, а також як зростання матеріальних вартостей, більшість автовиробників на внутрішньому ринку є більше не з таким ентузіазмом про циліндричні батареї.
02
Як вийти з тупика?
"Минуло чотири роки з запуску великої циліндричної батареї у 2020 році. Усі компанії вклали багато R&D кошти і трудові, але є все ще вузькі місця в процесі батареї 46 серії (виробництва) . Вартість масово виробленої циліндричної батареї 46 клітин все ще відносно високий." Сю Тао вважає що це переважно тому, що індустрія з початку зосередилась на застосуванні циліндричної батареї серії 46 тільки на автомобілі , і орієнтований на встановлення на транспортний засіб. "Автомобіль має дуже високі вимоги до якості батареї, і цикл розробки і перевірки відносно довгий. Це призвело до малого масштаб великого циліндричного виробництва на ранній стадії, і багато проблем виявлялися відносно повільно. Потрібен багато часу, щоб зламати процес і вийти."
Відсутність масового виробництва означає те, що всі проблеми великих циліндричних батарей не можна повністю викрити за короткий проміжок часу% 2c і багато проблем процесів продовжують з’являтися на малих та середніх виробничих лініях. Компанії акумуляторів і автомобільні компанії повинні перевіряти і вирішувати їх неодноразово.
Сюй Тао вважає що для досягнення зрілості технології та процесів великих циліндричних батарей, а також швидке вдосконалення yield, вся галузь потрібна мати достатній масштаб та об’єм для масового виробництва великих циліндричних батарей, виявляти всі потенційні проблеми як швидше як можливо, і тоді, за співпрацею промислового ланцюга, прорвати пов’язані технологічні, процеси та виробничі труднощі в відносно швидкий період часу, і справді досягти швидкого зменшення вартості і покращення продуктивності великих циліндричних батарей.
Порівняно з високими вимогами до якості великих циліндричних акумуляторів та величезними інвестиціями у виробничі лінії для повних автомобілів, Сю Тао вважає , що " розробка великих циліндричних акумуляторів не повинна спрямовуватися на встановлення в автомобілі. Також є багато простору для інших сценаріїв ніж встановлення транспортного засобу, таке як довгострокове зберігання енергії . Шляхом використання переваг великих циліндричних акумуляторів в полях, які відрізняються від вимог до якості встановлення автомобіля, таких як високі безпека, висока ємність, гнучке угруповання, і переробка, ми будемо провідувати в реалізації великомасштабного виробництва 46 серій циліндричні батареї. У цьому процесі, проблеми великих циліндричних батарей будуть повністю виявлені, і рішення будуть поступово знайдені і додані повернемося до якості повного автомобіля. Я вважаю це великою допомогою для зрілості технології великих циліндричних акумуляторів та оптимізація витрат."
Відповідно до компаній Battery China, battery companies uključujući EVE Energy, Penghui Energy, Haichen Energy Storage, Sino-Belgian New Energy, Aerospace Lithium Battery, і Lihua Power Supply дослідили або випустили великі циліндричні літієві залізо фосфатні батареї придатні для ринку зберігання енергії.
Нещодавно, ЗМІ повідомили про те, що Tesla освоїла процес сухого електроду і очікується почне масове виробництво та встановить 4680 батарей, які повністю використовують сухі електроди до кінця року. Зменшення обладнання та виробничих матеріалів спричинене сухими електродами очікується зменшення вартість великих циліндричних батарей 46 серії.
З точки зору зменшення вартості матеріалів, Сю Тао сказав що наразі великі циліндричні батареї матеріали сталевого оболонки є в основному імпортованими, і майже немає можливостей для оптимізації витрат. У майбутньому, як супутні матеріали поступово локалізовані, очікується зниження приблизно 30%-40%. Повідомляється , що з 1999, Dongshi Chuangzhan співпрацює з японською's Nippon Steel Corporation для розробки, виробничого, процесу та поширювати "спеціальні матеріали для сталевих оболонок акумуляторів". У сфері матеріалів сталевого оболонки циліндричних акумуляторів, компанія тесно співпрацювала з багатьма вітчизняними провідними батарейними компаніями протягом багатьох років і очолює розробку індустрії сталевих оболонок акумуляторних матеріалів. Наразі, компанія прискорює будівництво і постійно вдосконалюється дослідження і розробка рішень оптимізації вартості для висококласних матеріалів для циліндричних батарей.
Можна передбачити що у майбутньому, як більше полів почне велике масове виробництво і компанії в індустрії батарей працюють разом щоб безперервно проривати пов’язані процеси і видавати болючі точки, незабаром почнеться велике масове виробництво та встановлення великих циліндричних батарей.
У звіті дослідження Huatai Securities прогнозується що до 2027, очікується, що глобальна встановлена ємність великих циліндричних батарей досягне 429 ГВт·год, з відповідний розмір ринку в 214,48 мільярда юанів, і складений швидкість річного зростання 110,7% з 2023 до 2027 як великі циліндричні батареї використовуються в зберіганні енергії та на інших ринках електроенергії, великі циліндричні батареї з максимальною продуктивністю, максимальною безпекою, та максимальною ефективністю виробництва по-справжньому виграти більшу частку на ринку за найбільшу ціну.