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4680电池+麒麟电工艺 交流纪要
金融民工1990
长线持有
2022-06-20 23:13:12

Q:4680相比于2170、方形、软包等封装模式,工艺改进的亮点?

A:1)全极耳的设计,用铜铝箔来做极耳,涂布的时候,1860、2170、软包、方形的涂布机滚筒左右两侧边缘都是和铜铝箔对齐,正负极材料附着在上面,全极耳式滚筒左侧比下面的正极片、负极片更窄,有几毫米宽度没有涂正、负极料,留白的地方最后经过涂布滚压、烘干、卷绕工艺,卷成大圆柱,用激光切割把上面留白的地方切割开来,没有料的铜铝箔作为正极、负极的极耳,再用揉平设备激光模切把没有料区的地方模切开之后,用揉平设备往圆柱圆心揉45度角,再用激光焊接把极耳全部焊在一起。

2)涂布跟之前不一样,没有把整个负极正极一侧涂满,滚压的时候因为全极耳设计,没有料的空箔带,涂布后烘干(溶剂挥发走),再用滚压机把正极负极压紧,空白地方(铜箔或铝箔)和滚压机接触的表面张力比较大,滚压过程中造成料区掉粉、打皱,影响后面良率、激光焊接、模切工艺,所以需要对没有涂料的边缘空白地方做温度退火处理,表面张力会大大降低,方便后面做滚压、激光模切。

3)最大的不同,激光模切、激光揉平、激光焊接,相对1860、2170,是增加的工艺,之前只有一个极耳或两个极耳,涂布的时候左右两边和极片对齐,涂了一段时间会抬起来,让铜铝箔极片往前空一段距离再涂,中间空的距离用来焊极耳,镍带或铝带作极耳,4680不用焊,铜铝箔做极耳,全极耳工艺需要用激光模切,经过涂布、烘干、滚压、卷绕成圆柱的4680后,最上面最下面都是没有料的空箔,切成5大份,极耳数量比较多,切开后容易散开,需要用揉平设备,往圆柱中心揉45度角,再用激光焊接机把极耳焊接在一起,5大份有很多层,往圆中心弯曲的极耳用激光焊在一起,这个阶段和之前1860、2170、方形、软包都不同,因为方形和软包现在很多是叠片工艺,和卷绕工艺不一样,有些也用卷绕工艺,也和4680也不一样,最大不同是全极耳设计导致涂布、滚压和极耳切割和其他电池工艺区别最大。


Q:4680电池成本的变化?

A:1)相比方形:去年年底统计了价格,比方形单wh成本贵一些,对比基于同样的正极、负极体系,比如正极都用811,负极都用人造石墨,4680成本6毛5/wh,方形6毛/wh,5分钱差距来源于铜铝箔,铜铝箔消耗量比方形更多,全极耳多出来的部分(没有涂料的)全是铜铝箔。此外,设备投资比方形电池高,叠片有也极耳焊接、切割,但远小于4680极耳切割数量,4680激光设备要5台/gwh,方形就1台,换算下来单wh成本贵。

4680可以用能量密度高的硅基负极,纯氧化亚硅容量大概1800mAh/g,人造石墨的容量360mAh/g,硅基容量可以达到石墨容量的5倍,价格只有3倍,去年年底7万一吨高端人造石墨,硅基一吨21万元,换算下来单wh成本下降,方形没有用硅基负极,要用也混不到容量更高的负极,因为圆柱对硅负极膨胀有天然优势,电解液量比方形少,副反应少,钢壳结构更耐硅基膨胀,圆弧形状对硅基在某点的膨胀起分散作用,方形发生膨胀容易鼓起来,给电池系统带来安全隐患。4680正极可以用9系高镍,镍含量很高、活性高,很容易和电解液发生副反应,圆柱本身电解液少,对产气也有承受能力,9系高镍钴含量低,后续成本比8系便宜,能量密度更高。高能量密度正负极匹配4680,成本接近方形6毛/wh的成本,通过材料体系优化成熟,成本会比方形更便宜。

2)跟2170等比:能量密度、成本非常大优势。一个2170电池重量70克,4680电池350克,重量5倍,容量提高到6倍,一个2170电池5Ah,4680电池30Ah,重量能量密度2170电池247wh/kg,4680做到280wh/kg。整车上只需要960个4680电池,特斯拉用的2170-台车要4400个,2170电池包占比面积2.7平米,960个4680占地面积2.57平米(占地面积更小)。电池包容量4000多个2170是82度电,960个4680是95度电,电池包容量提高15%,占地面积下降5%,能量密度比同样的小圆柱提高很多,通过电池数量减少,DMS监控系统、冷却系统都有成本下降。


Q:一二线电池厂在使用高镍和硅碳上能力的差距有多大?麒麟和4680的发展趋势?

A:一二线电池厂目前良率88%左右,比国外低,宁德时代、亿纬锂能的正极用镍含量88的单晶正极,负极混12%-15%氧化亚硅、80%以上是石墨,混出的负极容量550mAh/g。正极用88系单晶,明年Q4量产会用到9系,特斯拉、松下、LG做4680用的9系高镍三元正极,韩国、日本用NCA,特斯拉后续会用二元9系,只含镍和锰。国内差不多,用8系、9系,大部分国内车企用8系单晶(循环更优),镍含量有差别(85-88以上)。

麒麟比4680能量密度高10%,是基于同样正负极体系下去对比,4680换成高镍和硅基负极去比,会更有优势。麒麟在电池包、模组上做优化改进。



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