朱玉龙

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如何看待亿纬锂能的圆柱电池战略

环形隧道
电池

2022-04-15

作者:朱玉龙

昨天看到好友弗雷刘点评了亿纬锂能的小圆柱电池战略发布会(第十三工厂投产)的内容,我觉得和百人会上述的材料可以结合一起来看。亿纬锂能是国内很有意思的圆柱(之前是非动力市场)、软包(SK 合作)和方壳三条路线并行走的一家电池企业,而在上一次百人会确定了走大圆柱和方壳叠片的技术路线,这次围绕圆柱的做法我们来解析一下。

亿纬锂能的圆柱产能分别位于广东、湖北(含两个)、浙江,这个小圆柱电池产品线扩产项目,总投资 30 亿元,产品为 18650、21700 圆柱电池,年产能数量可达 7.5 亿只(6 条全球生产效率 300ppm 高速生产线),实现全流程自动化操作,稳定高效。按照灯塔工厂要求规划,采用数字化运营,实现更低的碳排放,目前圆柱电池产能规模将达 15 亿只。

▲图 1. 亿纬锂能的技术路线

小圆柱电池规划

从目标市场来看,我们来计算下整个容量的情况,按照 1850 3Ah,2170 5Ah,在这样的基础上如果做三元按照 3.7V,15 亿只在 16.65GWh-27.75GWh,而目标看到未来市场可能到 50 亿支。

全球圆柱电池市场空间,从市场来看,2021 年的 8.72 亿美金的市场提升到 16.5 亿美金,开始的五年的数量从 82、90、102、117、131、145 亿支。

▲图 2. 全球圆柱电池的市场

从产品系列来看,由于工业和消费类品类比较多,所以可以分成:

  • V 系列:高能量系列用于小动力电芯,涉及续航的需求用于电动助力车

  • P 系列:高功率系列用于小电池,包括电动工具、清洁工具

  • C 系列:超高循环系列 用于储能,这个逻辑可能是用于小储能方向更合适一些

小动力电池由于续航里程的需求,需要提升能量密度,从产品路线来看从 35V 提升到 55E, 能量密度将从 262 Wh/kg 提升到 280Wh/kg,50E 将在 2022 年推出,55E 将在 2023 年推出。

▲图 3. 电动自行车和扫地机器人圆柱能量电池的开发 Roadmap

主要的产品类型的需求,很有意思,不同的产品对于电池的需求差异非常大:

  • 电踏车、平衡车,电池的循环寿命:1000 次,持续使用时间:1-5 小时,产品包括 18650 (26V、33V、35V) 21700(50E)

  • AGV / 叉车:电池的循环寿命:2000 次,持续使用时间:1-5 小时,产品包括 18650(26V、33V、35V) 21700(50E)

  • 电动工具:由于驱动电机转速需求比较大电流,范围是 10A-30A,工作温度范围为 - 20~80 度,产品包括:18650(15P、20P、25P)和 21700(40P)

  • 园林工具:电流范围为 5A-30A,需要持续放电 10~60 分钟,工作温度范围在 - 20-80℃。产品包括:18650(20P, 25P )、21700( 40P)和 32130( C32)

  • 吸尘器和扫地机器人,持续 10-40 分钟,电流范围从 2A 至 25A,产品包括 18650(20P, 25P)18650( 26V, 29V, 33V)21700(40P, 50E)

  • 机器人需求的工作时间: 1~5 小时,产品包括 21700(40P, 50E)

  • 储能主要要求循环寿命:大于 4000 次,10 年,温度范围上限比较低,从 - 20 到 60 度,产品包括 32130(C32)、33140(C33)40135(C40)

▲图 4. 电动工具的发展路径

开发磷酸铁锂圆柱电池,其实是很有意思的想法。其实在这个领域宁德时代开始做的。从磷酸铁锂的圆柱,可以采用无极耳设计缩短电子路径降低发热,而亿纬锂能所做的磷酸铁锂圆柱产品通过针刺实验。从可靠性来看,抗膨胀是比较好的,而且安全设计,支持快速放气。在生产效率来看,支持高速生产的绕线结构。而电芯标准化,可以支持柔性成组结构,根据不同应用采取 48V,60V,72V 标准化模组和系统。

磷酸铁锂的圆柱产品涵盖 2021-2022 年(C32、C33、C40),迭代到 2022-2023 年 150~195Wh/kg 的 C46,在 2023-2024 年 C46A、C40B 和 C33A。

▲图 5. 磷酸铁锂的电芯路径

大圆柱发展方向

▲图 6. 亿纬锂能的 46900 还是走得很快的

由于这次产品覆盖的内容主要是小圆柱,大圆柱的特点,是可能形成新一代动力电池标准,随着产品数量的发展,终局成本是相对更低的。

▲图 7. 百人会上的大圆柱方向

圆柱电池可能成为动力电池终极技术方向,在百人会上说的大圆柱电池拥有绝对的安全和成本优势,主要体现在以下四个维度:

(1)极致标准:设计制造乃至于回收都可以做到标准化;

(2)极致可靠:在全生命周期里面结构稳定,电池之间零应力,从电池开始使用到结束一如既往没有变化;

(3)极致制造:可以实现极致的制造,工艺路径缩短了 30%,GWh 生产效率更高;

(4)极致体系:实现了镍含量 90% 的化学体系,使用了硅碳材料。

▲图 8. 电池的安全性

小结:圆柱电池这个事情,在国内真的是跑了很久没跑起来,随着国内一步步往高品质的方向发展,这块从实际的逻辑来看,有了可靠的客户需求,还是有很大的拉动

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