Він має великі економічні переваги та колись був основною рушійною силою для Tesla, щоб випустити велику циліндричну батарею 4680.
У вересні 2020 року, коли Tesla вперше випустила батарею 4680, вона зазначила, що в майбутньому, ґрунтуючись на комплексних інноваціях у матеріалах, дизайні елементів батареї, оптимізації процесів, ефективності виробництва та дизайні упаковки, очікується, що великі циліндричні батареї принесуть 56% зниження собівартості.
Застосування технології сухого електроду, ефективна виробнича ефективність циліндричних акумуляторів, потенціал зниження витрат завдяки широкомасштабному масовому виробництву завдяки стандартизованим розмірам і всебічне покращення продуктивності завдяки технології full-tab зробили серію 46 великою. циліндричні батареї широко популярні в усьому світі та стають топовими після їх запуску.
Однак через чотири роки велика циліндрична батарея все ще стоїть на лінії масового виробництва: не тільки не вдалося досягти очікуваної мети скорочення витрат, це ще складніше та дорожче, ніж поточна основна технологія виробництва квадратних батарей.
У травні цього року Tesla зробила різку заяву відділу акумуляторів 4680: якщо мета скорочення витрат не буде досягнута до кінця року, Tesla може відмовитися від проекту 4680.
Слід зазначити, що мета скорочення витрат на даний момент полягає не в зниженні витрат на 56%, запропонованому в 2020 році, а в тому, щоб вони були дешевшими, ніж аналогічні батареї, закуплені у таких постачальників, як Panasonic і LG Energy Solution. Очевидно, Tesla також пішла на компроміс щодо цілі скорочення витрат.
01
Від "найкращого потоку в галузіd" до "замків у повітріd"
Відтоді як Tesla випустила акумулятор 4680 у 2020 році, особливо з появою інноваційних технологій, таких як без вкладок (повна вкладка) і сухі електроди, великі циліндричні батареї поступово стали технічним шляхом, який компанії, що займаються виробництвом акумуляторів, змагаються за розвиток, і стали визнаний у галузі "top outlet" з 2021 по 2023 рік. Майже кожен рік з 2021 по 2023 рік вважається першим роком масового виробництва великих циліндричних батарей.
Проте велика циліндрична батарея серії 46 має інноваційний структурний дизайн, додавання таких процесів, як формування повного вушка, вирівнювання, лазерне зварювання повного вушка та колекторної пластини або оболонки, формування отвору та лазерне зварювання кришки . Нова структура дизайну створює величезні проблеми в процесі, виробництві та послідовності. Поки що продуктивність лінії виробництва великих циліндричних акумуляторів завжди була перешкодою, яку потрібно подолати багатьом компаніям.
Наприклад, циліндрична батарея серії 46 має конструкцію без вкладок, а етапи процесу, такі як різання батареї та лазерне зварювання, значно відрізняються. Процес дуже складний, і до точності та ефективності обладнання висуваються підвищені вимоги.
На рівні виробництва все ще існують невизначеності щодо великих циліндричних батарей, наприклад, чи є метод обробки пластини повною пластиною, вирізаною пластиною або скошеною пластиною. Технологія обробки включає процеси плющення і пресування. Зварювання колекторної пластини та стовпа, колекторної пластини та корпусу/нижньої кришки також є більш складною проблемою.
Фактично, оскільки Tesla, яка принесла в галузь велику циліндричну батарею серії 46, протягом останніх кількох років неодноразово вдосконалювала ключові технологічні дослідження та розробки та оптимізацію інженерної техніки. Згідно з повідомленнями ЗМІ, станом на червень цього року, майже за чотири роки, суперфабрика Tesla в Остіні, штат Техас, випустила лише 50 мільйонів 4680 великих циліндричних батарей. З них близько 40 мільйонів 4680 батарей було вироблено в минулому році. Tesla також присвятила багато часу дослідженням і розробкам ключових технологій, оптимізації процесів і підвищенню продуктивності виробничої лінії.
Варто зазначити, що на даному етапі, через труднощі з удосконаленням процесів, врожайності та продуктивності, дивлячись на глобальні компанії-виробники батарей, випуск кожної компанії все ще є відносно обмеженим, а великі циліндричні батареї не продемонстрували конкурентних переваг у вартості та продуктивності .
Крім того, різке зростання вартості матеріалів від 21700 до 46 циліндричних батарей також ускладнює зниження витрат на 46 серію циліндричних батарей.
Взявши як приклад сталевий корпус і матеріали нижньої кришки, що використовуються у великих циліндричних батареях, нинішній нікельований сталевий матеріал має відносні переваги в провідності, внутрішньому опорі та зварюваності, і може відносно відповідати вимогам щодо стійкості до корозії, але це матеріал в основному імпортується з-за кордону. "Порівняно з традиційними циліндричними батареями 21700, вартість нікельованих сталевих корпусів, які використовуються в циліндричних батареях 4680, зросла у 8-10 разів." Сюй Тао, генеральний директор Guangzhou Dongshi Chuangzhan Energy Technology Co., Ltd., розповіла Battery China.
Спочатку великі циліндричні батареї вважалися інструментом зниження витрат через їхню надзвичайну ефективність, безпеку та виробництво, і їм віддавали перевагу низка автовиробників, зокрема Tesla, BMW, GM, Porsche та NIO. Однак сьогодні, через труднощі у подоланні вузьких місць у процесі, виробництві та врожайності, а також через зростання вартості матеріалів, більшість автовиробників на внутрішньому ринку вже не мають такого ентузіазму щодо циліндричних акумуляторів.
02
Як вийти з мертвої точки?
"Минуло чотири роки з моменту запуску великої циліндричної батареї у 2020 році. Усі компанії інвестували багато коштів у дослідження та розробки та робочої сили, але в процесі (виробництва) батарей серії 46 все ще існують вузькі місця. Вартість масового виробництва 46 циліндричних елементів батареї все ще відносно висока. " Сюй Тао вважає, що це головним чином тому, що галузь з самого початку зосередилася на застосуванні циліндричних акумуляторів серії 46 лише на автомобілях , і орієнтована на встановлення автомобіля. "Автомобіль має дуже високі вимоги до якості акумулятора, а цикл розробки та перевірки відносно тривалий. Це призвело до невеликого масштабу великого циліндричного виробництва на ранній стадії, і багато проблем виявлялися відносно повільно. Щоб зламати процес і yield.", потрібно багато часу
Відсутність великомасштабного масового виробництва означає, що всі проблеми великих циліндричних батарей не можуть бути повністю розкриті за короткий проміжок часу, і багато технологічних проблем продовжують з’являтися на малих і середніх виробничих лініях. Компанії, що займаються виробництвом акумуляторів, і автомобільні компанії повинні неодноразово їх перевіряти та вирішувати.
Сюй Тао вважає, що для того, щоб досягти зрілості технології та процесів виробництва великих циліндричних батарей, а також швидкого підвищення продуктивності, вся галузь повинна мати достатній масштаб і обсяг для масового виробництва великих циліндричних батарей, якнайшвидше виявляти всі потенційні проблеми якомога більше, а потім, у співпраці з промисловим ланцюгом, прорватися до пов’язаних технологій, процесів і виробничих труднощів за відносно швидкий період часу, і дійсно досягти швидкого зниження витрат і підвищення продуктивності великих циліндричних батарей.
Порівняно з високими вимогами до якості великих циліндричних акумуляторів і величезними інвестиціями у виробничі лінії для готових транспортних засобів, Сюй Тао вважає, що дддххх розробка великих циліндричних акумуляторів не повинна бути спрямована на встановлення в транспортному засобі. Також є багато можливостей для інших сценаріїв, окрім встановлення в транспортному засобі, наприклад, для тривалого зберігання енергії . Використовуючи переваги великих циліндричних акумуляторів у галузях, які відрізняються від вимог до якості установки в транспортному засобі, таких як висока безпека, велика ємність, гнучке групування та переробка, ми візьмемо на себе лідерство в реалізації великомасштабного масового виробництва циліндричних акумуляторів серії 46 . У цьому процесі проблеми великих циліндричних акумуляторів будуть повністю розкриті, а рішення будуть поступово знайдені та повернені до якості повного автомобіля. Я вважаю, що це дуже допоможе розвитку технології великих циліндричних акумуляторів і оптимізації витрат."
За даними Battery China, акумуляторні компанії, включаючи EVE Energy, Penghui Energy, Haichen Energy Storage, Sino-Belgian New Energy, Aerospace Lithium Battery і Lihua Power Supply, дослідили або випустили великі циліндричні літій-залізо-фосфатні батареї, придатні для ринку зберігання енергії.
Нещодавно ЗМІ повідомили, що Tesla освоїла процес сухого електроду і, як очікується, до кінця року масово виробить і встановить 4680 батарей, які повністю використовують сухі електроди. Очікується, що скорочення обладнання та виробничих матеріалів, викликане сухими електродами, знизить вартість великих циліндричних батарей серії 46.
З точки зору зниження вартості матеріалів, Сюй Тао сказав, що в даний час великі циліндричні матеріали сталевої оболонки батареї в основному імпортуються, і практично немає місця для оптимізації витрат. У майбутньому, оскільки супутні матеріали поступово локалізуються, очікується, що витрати впадуть приблизно на 30%-40%. Повідомляється, що з 1999 року Dongshi Chuangzhan співпрацює з японською Nippon Steel Corporation для розробки, виробництва, обробки та розповсюдження "спеціальних матеріалів для сталевих оболонок акумуляторівd". У сфері виготовлення матеріалів для сталевих корпусів циліндричних акумуляторів компанія протягом багатьох років тісно співпрацювала з багатьма провідними вітчизняними компаніями-виробниками акумуляторів і очолювала розвиток галузі матеріалів для сталевих корпусів акумуляторів. В даний час компанія прискорює будівництво та постійно вдосконалює дослідження та розробки та оптимізацію витрат для високоякісних матеріалів для циліндричних батарей.
Можна передбачити, що в майбутньому, коли більше родовищ розпочне великомасштабне масове виробництво, а компанії в ланцюжку індустрії акумуляторів працюватимуть разом, щоб безперервно проривати пов’язані процеси та виявляти больові точки, великомасштабне масове виробництво та встановлення великих циліндричних батарей буде скоро прийде.
Дослідницький звіт Huatai Securities передбачає, що до 2027 року глобальна встановлена ємність великих циліндричних батарей, як очікується, досягне 429 ГВт-год, з відповідним розміром ринку 214,48 мільярдів юанів і сукупним річним темпом зростання 110,7% з 2023 по 2027 рік. батареї використовуються в накопичувачах енергії та на інших ринках електроенергії, великі циліндричні батареї з максимальною продуктивністю, максимальною безпекою та максимальною ефективністю виробництва можуть справді завоювати більшу частку ринку за кінцеву ціну.