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    鋰電池4680大圓柱最新專題報告:全極耳助力,硅基負極蓄勢待發
    文章來源:未來智庫 發布時間:2022-11-02 閱讀:3200 次
    摘要:特斯拉主導大圓柱電池,帶動多家整車廠入場,預計25年大圓柱電池需求量有望超過 280GWh。目前46系大圓柱電池最主要的推動者還是特斯拉,按照特斯拉的計劃,得州超級工廠產出的 Model Y將搭載4680電池,一季度末將開啟交付,預計到2022年年底,特斯拉4680電池產能將達到每年100GWh,2030年達到 3TWh。
    電池廠家爭先布局大圓柱,量產在即。松下在今年5月已經開始小量試產4680電芯,并計劃2023年起為特斯拉提供4680電池,年產能 10GWh,約滿足15萬輛汽車的電池需求;LG 4680電池預計 2023 年下半年投產,規劃產能9GWh;三星SDI計劃2024年量產468電池,規劃產能8-12GWh。國內方面,寧德時代規劃了 12GWh的4680 電池產能,預計 2024 年開始量產;億緯鋰能46 系大圓柱電池今年8月完成中試,預計今年底將有一部分產能釋放,遠期產能 40GWh。
    一、4680 全極耳設計,倍率+安全雙提升
    特斯拉 4680 電池采用的全極耳設計縮短了極耳傳導距離。全極耳(無極耳)工藝的圓柱型鋰電池,能量密度高,輸出功率提升數倍,同樣空間下車用搭載這種鋰電池續航里程增加 13%,且電池成 本每千瓦時可以降低 10%以上。全極耳設計可以提升電池倍率+安全,提升電池續航和降低電池成本,有助于國內鋰電池,尤其是大圓柱鋰電池裝機量再拓新的臺階。


    二、4680引領材料變革,硅基負極產業化進程加速
    1、硅基負極潛力巨大,產業化應用逐步成熟
    高能量密度成發展趨勢。4680 電池采用硅基負極,能量密度達到 300Wh/kg。目前用戶對能量密度需求越來越高,在石墨負極逐漸難以滿足更高能量需求情況下,使用其他負極成為一種選擇,4680電池作為特斯拉追求高能量密度的一種設計方案,使用硅基負極,或將引領硅基負極應用趨勢。
    2、4680推動硅基負極產業布局加速
    當前硅基負極主要應用在消費電子、電動工具等領域,而4680電池將規模應用拓展到動力電池領域。目前硅基負極市場價在20-30萬元/噸,與5 萬元/噸人造石墨(中端)相比價格高出4- 6倍,而硅基負極的毛利率也能達到50%,目前應用上依然缺乏性價比。但參考 2022年5月, 石大勝華3萬噸年硅碳負極項目可行性報告,規劃硅基負極產能3萬噸/年,測算的銷售價格7萬元/噸左右。隨著硅基負極在動力電池領域滲透加速,未來產業化和規?;瘜⒔档凸杌蹆r,疊加中游材料廠讓利等因素,硅基負極性價比將逐漸提升。
    各大負極廠商紛紛布局硅基負極。杉杉股份和貝特瑞在硅基負極布局較早,產品最為成熟,已實現量產并批量供貨,并且在電動工具等領域得到了部分運用。石大勝華、硅寶科技、杰瑞股 份等公司目前雖普遍處于中試階段,但擴產力度不小,硅基負極產能有望得到進一步釋放。
    3、適配硅基負極,碳納米管滲透率或將提升
    碳納米管導電性能優,適配硅基負極。碳納米管(CNT)是一種新型導電劑,可以降低降低鋰電池的內阻,提高鋰電池極片的粘結強度和電池循環壽命。與炭黑相比,碳納米管可以在活性物 質之間形成的線接觸式、面接觸式導電網絡更為充分,能夠更加明顯提升導電性能,碳納米管可以有效降低阻抗,導電性能更好。在達到相同導電效果,碳納米管的用量僅為炭黑的1/6- 1/3。此外,碳納米管可以緩解硅材料在充放電過程中由于膨脹造成的結構坍縮,適配硅基負極。
    單壁碳納米管+硅負極性能更優,循環性能提升四倍。單壁碳納米管解決了硅負極的關鍵和根本性問題,在硅負極顆粒體積膨脹并開始出現裂縫時,這些顆粒仍可通過 TUBALL 單壁碳納米管保 持較好的連接,防止負極材料破裂,提升硅負極循環壽命和循環性能,循環性能可以提升四倍。

    單壁碳納米管提升15%電池續航里程。據OCSiAI,添加 TUBALL 單壁碳納米管可生產內含 20%SiO的負極,電池能量密度可高達300Wh/kg和800 Wh/l,實現快充性能。在續航上,與目前市場優質的鋰離子電池相比,含單壁碳納米管的電池續航里程可提升15%以上。此外,添加單壁碳納米管后可以將負極中的SiOX含量提高到 90%,能量密度可以實現達到 350Wh/kg。我們認為4680電池將帶動硅基負極應用量提升,這或將帶動單壁碳納米管滲透率提升。



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