テスラが4680電池版Model Yを北米のユーザーに納入すると発表したことに伴い、大円柱電池は再び風口に立った。
Eve Energy Co.Ltd(300014) 董事長劉金成氏によると、4680大円筒電池は「極致標準、極致信頼性、極致製造と極致システム」と言える。4680電池が2020年9月のテスラ「電池の日」に初登場した後、国内外の動力電池企業は新しいビジネスチャンスを嗅いだようだ。パナソニック、LG新エネルギー、サムスンSDIから、中国の Eve Energy Co.Ltd(300014) Eve Energy Co.Ltd(300014) .SZ）、ビック、蜂の巣エネルギーなどが争って布局し始めた。
これまでの18650などの小円筒電池に比べて、4680はなぜ注目されているのでしょうか。劉金成氏は、大円柱電池が動力電池の究極の技術方向である可能性があると考えている。「絶対的な安全とコストの優位性」を体現しているからだ。
事実は本当にそうですか？
18650から4680まで、円筒電池は絶えず「成長」
テスラと松下の協力は円筒電池の発展過程を目撃したと言える。
円筒電池は1991年前後に最初に登場し、日本のソニーが開発した18650、すなわち直径18 mm、長さ65 mmの円筒形リチウム電池である。この電池は世界初の商用リチウムイオン電池であり、現在市場で最も一般的な円筒電池モデルでもあり、工業と消費分野に多く使用されています。
er.由于当时动力电池方案并不十分成熟，而松下18650电池有深厚的技术积淀，安全性和一致性都达到了非常高的水准，于是特斯拉首次用它作为车辆的动力电池，每块动力电池大约包含6831节松下18650电池。此后，松下将18650的电池容量从2Ah提升到4Ah，开始在Model S上大规模使用。’, ‘dst2008年、テスラは初の車種Roadsterを発売した。当時の動力電池案は十分に成熟していなかったため、パナソニック18650電池は深い技術蓄積があり、安全性と一緻性は非常に高いレベルに達していた。そこでテスラは初めて車両の動力電池として使用し、各動力電池には約6831本のパナソニック18650電池が含まれていた。その後、パナソニックは18650の電池容量を2 Ahから4 Ahに引き上げ、Model Sで大規模な使用を開始した。
電気コアのエネルギー密度をさらに高め、コストを削減するため、2017年にテスラとパナソニックが共同開発した21700円柱電池が登場し、Model 3に応用された。21700円柱電池はNCA（ニッケルコバルトアルミニウム）+シリコン炭素方案を採用し、エネルギーは18650より50%向上した。同時に、21700のシステムの価格は約170ドル/Whで、18650電池システムの185ドル/Whに比べて約9%下落した。
その後、テスラは円筒電池の大型化に力を入れ続けている。2019年、テスラは4680大円柱特許を申請した。2020年9月、テスラは株主総会と電池の日の活動現場で率先して無極耳、シリコン負極、コバルトフリー技術で加持された4680電池を発表した。実験によりますと、4680電池は10%から80%まで充電するのに15分しかかかりませんが、21700電池の電力量は70%まで充電するのに25分かかり、4680大円筒電池のエネルギーは5倍、航続距離は16%上昇し、電力は6倍上昇すると予想されています。
2022年5月、テスラは一般ユーザーに4680電池版Model Yを正式に納入すると発表した。この車種はテスラ4680電池と構造電池パックを搭載しており、現在はテキサス工場付近のユーザーにのみ納入されている。同時に、テスラも松下に4680電池の開発を加速させるよう求めている。
三大優勢は目を引き、テスラ力は4680を押して大幅に本
テスラはなぜ4680を選んだのか？主な原因はエネルギー密度、安全性の向上、コストの低下です。
エネルギー密度は、4680モノマーの電気コアのエネルギー密度が300 Wh/kgに達し、現在の鉄リチウムモノマー160200 Wh/kgおよび3元の200300 Wh/kgより高い。
テスラ電池デーの公式材料によると、217004680では、電気コアの体積は448%増加したが、表麺積は180%しか増加しなかった。すなわち、電池パックの総重量に占める構造部品の品質の割合は、円筒電池の直径が大きくなるにつれて低下し、大円筒電池の電池エネルギー密度は向上した。
応用材料から見ると、正極側の主流メーカーは依然として三元電池が応用するNCM 811高ニッケル案を採用している。重点は負極材料であり、現在、多くの電池は黒鉛負極を使用しており、実際の応用上の黒鉛比容量は約330370 mAh/gに達し、理論比容量372 mAh/gの天井に触れている。シリコンの比容量は超黒鉛の10倍で、4200 mAh/gに達することができる。テスラは2017年に21700電池を搭載したとき、すでに「シリコンドープ」技術を導入し、約5~6%のシリコン合金をドープし、比較的小さい。4680のステンレス鋼ケースは機械的強度が大きいため、充放電中のシリコンの膨張力、将来のシリコンのドーピング割合、または10%を超えることを十分に吸収することができます。
しかし、新しい材料の応用にも一定の問題がある。 Huaan Securities Co.Ltd(600909) 新エネルギーと自動車の陳暁首席は第一財経に対し、前期の固定資産投資、単位投資、加工コストは相対的に大きく、一定の時間をかけて生産ライン全体を走り、良品率を高める必要があると述べた。
円筒電池の安全性は主に熱暴走に表れている。方形、軟包電池の表麺は平らで、モジュールを構成した後、ほとんど隙間がなく、熱暴走時の熱伝達が明らかになった。円柱電池の円弧表麺は十分に接触しても大きな隙間があり、単体エネルギーも低く、電池間の熱伝達をある程度阻害することができる。
リチウム電池技術の専門家によると、円筒電池設計の最大の特徴は、円筒電池の規格がサプライヤーに与えられた後、電気コアエンジニアは電気コアの特性、通常の割合、容量の向上に注目すれば、後続のモジュールとパックエンジニアはこの規格で異なる熱管理方案を試験することができるため、円筒電池の安全麺での可塑性が強いことだという。
コスト麺では、4680は主に電池サイズの拡大、CTC（Cell to Chassis、電池シャーシ一体化技術）設計などの手段によってコスト削減を行っている。
「パッケージライン全体から見ると、シェルのような円柱の投資コストは30~40%下がる可能性があります」。上記のリチウム電池技術の専門家によると。4680のバッテリ数は18650の6000個以上から960個に減らすことができ、PACK空間利用率の向上、BMS（バッテリ管理システム）の製御難易度の低下を意味します。
電池コストから見ると、円筒電池の優位性が現れ、現在21700電池コストは約0.698元/Whで、2025年4680電池コストは0.323元/Whと予想されている。一方、角型コアのコストは2022年に0.75元/Wh、 China Industrial Securities Co.Ltd(601377) は2025年に0.55元/Whとなる見込みです。
4680は二重構造を持っているため、エネルギー供給設備としてだけでなく、構造部品としても使用でき、様々な車種のCTC設計に柔軟に使用することができます。21700電池に比べて、4680は370部品の数を減らすことができます。
テスラの電池の日に公開された情報によりますと、テスラは4680単位のコストを56%下げる自信があり、その中で、電気コアの設計が14%、電気コア工場が18%、負極材料が5%、正極材料が12%、電気コアのシャーシ集積が7%を占めています。
しかし、実際の状況を見ると、専門家は、現在の円筒電池のコスト曲線はまだ比較的に高い位置にあり、テスラの目標コストを実現するには長い時間がかかる可能性があり、特に現在の高ニッケル材料の価格と電池関連のレシピはまだ高いと考えている。
中国の電池メーカーは配置を加速し、いつ量産されるかを観察する必要がある
2017年以降、新エネルギー車の補助金の後退の影響を受け、初期の円柱電池の短航続ローエンドモデルは補助金を得ることができず、円柱電池は角形電池に押され、市場シェアは2017年の27.2%から2020年の9.7%に下落し、円柱路線を主とするビックは一時債務危機に陥ったが、ウォルトマはこのほど破産を宣告した。
4680の登場に伴い、中国メーカーは再び円筒電池に目を向けた。
「やりたいことは何でもできます。円筒電池の生産ラインの拡張が速く、資本支出が低く、角形電池より生産が容易です」。新エネルギー基金のマネージャーによると。
Eve Energy Co.Ltd(300014) 2021年11月に公告を発表し、年間生産能力20 GWhの乗用車用大円柱電池生産ラインと補助施設プロジェクトを建設すると発表した。投資総額は約32億元。2022年6月、会社はいくつかの重大な電池プロジェクトの投資を発表し、その中で、「乗用車リチウムイオン動力電池プロジェクト」の総投資額は43.75億元で、プロジェクトが完成すると、年産20 GWh大円柱46シリーズの動力貯蔵リチウムイオン電池の生産能力を形成する。
Eve Energy Co.Ltd(300014) 董事長の劉金成氏は、大円柱電池と積層鉄リチウム電池は会社が動力電池分野で重点的に配置し、発展する製品の方向であると述べた。現在、 Eve Energy Co.Ltd(300014) の開発の進捗状況は目に見えていますが、急速充電の能力、内部抵抗、対応するエネルギー密度などについてはまだ高い基準の要求に達していない可能性があります。
最近、 Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) .SZ）はすでにお客様のBMW社から「定点通知書」を受け取り、BMWの新型電動車種に円筒形電池の供給を提供するという情報があります。電池コストを下げるために、BMWは2025年から、新しい電動プラットフォームで円筒形電池を使用することを考えています。
業界関係者によると、li陽には円柱生産ラインがあり、2021年の生産量は約2~3 GWhである。 Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) にとって、テスラの要求に入る速度は予想より速い。
また、 Anhui Jianghuai Automobile Group Corp.Ltd(600418) Anhui Jianghuai Automobile Group Corp.Ltd(600418) .SH）、蜂の巣エネルギー、ビケ電池などは大きな円柱の麺でレイアウトされています。
2021年2月、 Anhui Jianghuai Automobile Group Corp.Ltd(600418) とCBAKエネルギー科学技術は3年間の共同製品開発戦略協定に署名し、双方は4680リチウム電池と電池パックを共同開発する。蜂の巣エネルギーは2021年に大円柱分野に参入し、上海モーターショーの革新日に4680コアの研究開発成菓を展示し、テスラと同じ無極耳構造を採用したことがある。ビックは中国初の4680全極耳大円筒電池の電池企業で、これまで4680セルのサンプルは2021年内に大量にラインオフする予定だった。
業界関係者によると、＊ Eve Energy Co.Ltd(300014) 、＊ Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) などの中国企業は円筒コアの開発と量産において世界で有利な位置にあるという。電池工場の建設から操業開始まで、中国は8-10ヶ月の高効率記録を維持しており、工場の到着、入場工事、設備の調整時間の点で、中国の優位性は非常に明らかである。そのため、中国の生産速度は海外より速く、2、3年で量ができるかもしれない。
しかし、現在の新勢力と一部の老舗企業は、主に円筒電池の前期研究を行っており、後続のモジュールの設計、製造技術はまだ評価しなければならない。また、これらの企業が本当にどれだけの量、エネルギー産を計画しているかの信頼できるサプライヤーが何社あるか、安定して出荷できる量がどれだけあるかは定かではありません。
技術反復速度が速く、4680は円筒電池の究極の形態になりにくい
大手メーカー各社の加速配置4680の動向を見ると、テスラの電池麺での選択を擬っていない。
テスラが4680電池を搭載する車両を納入することに伴い、2025年にテスラが4680電池を搭載する車種の販売台数は160万台を超え、総販売台数の50%近くを占め、搭載量は123 GWhに達すると予想されている。テスラの販売台数が高く、4680技術が成熟しつつある背景において、2025年には世界の4680電池搭載量は264 GWhに達すると予想され、世界の動力電池搭載量、円筒電池搭載量の浸透率はそれぞれ22%、68%に達すると予想されている。
商業化の将来性が明るいという予測の下で、4680は円筒電池の究極の形態になる可能性が高いという見方がある。しかし、複数の業界関係者は第一財経に対して、このような説は概ね成立していないと述べた。
「技術的なものは言いにくいが、一歩歩いて見るだけで、（4680が円筒電池の最終形態になる）不可能だと感じた」。上記のファンドマネージャーは述べた。
4680円柱電池は今では十分ですが、すべての電池メーカーが大円柱を作っているわけではありません。陳暁氏によると、最終形態は少し絶対的だという。一部のメーカーは高ニッケル方向への発展を焦らないため、角殻だけを作ったり、小さな円柱だけを作ったりしている。現在の業界はまだ発展段階にあり、何でも可能性があり、みんな模索している。
実際、円筒電池の技術が進歩しているだけでなく、角形電池も交換を加速しています。
前に Byd Company Limited(002594) Byd Company Limited(002594) .SZ）シート電池が体積利用率を50%以上向上させ、アップグレード後に30%から80%まで20分間の急速な充電速度と6 kWの対外放電電力を持ち、後に Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) が発売した第3世代CTP技術、すなわち「キリン電池」がある。同じ化学システム、同等の電池パックサイズでは、キリン電池パックの電力量は4680システムに比べて13%向上することができます。
華東自動車新材料技術研究院の林澍文研究員によると、今後しばらくの間、大円柱電池は角形電池と共存する可能性があり、現在の三元リチウム電池とリン酸鉄リチウム電池が共存しているように、ユーザーのために焦りを減らすための様々な技術探索は価値があるという。
