大圆柱电池的产业发展特征

描述

2023年以来,大圆柱电池的产业发展呈现出提速、提质两大特征。

其一,大圆柱电池大规模量产新节点到来。

2023年6月,特斯拉第1000万块4680电池下线;10月,特斯拉宣布其4680电池产量突破2000万块。这意味着,特斯拉在过去四个月的生产速度已达到了250万块/月,4680电池的大规模量产已进入新的阶段。

其二,电池企业重金、加速布局大圆柱电池的同时,上游设备企业的协同作用也不断发挥,助力提高良率。

据不完全统计,特斯拉、松下、LG新能源、三星SDI、宁德时代、亿纬锂能、比克电池、AESC等8家动力电池企业,截至2025年的大圆柱电池产能规划已超过600GWh。

巨大市场空间驱动下,大圆柱电池的产业化进程不断提速。

为帮助产业链企业更好了解大圆柱市场发展趋势,把握市场机会,高工产业研究院(GGII)研究成果《2023年中国大圆柱锂电池行业发展蓝皮书》将于11月21-23日在2023高工锂电年会【大圆柱技术沙龙】上首发。

届时,亿纬锂能、国轩高科、比克电池作为联合主编,逸飞激光作为联合编写,深圳中基、海目星激光、互赢科技、烽禾升集团等作为参与编写企业,共同见证蓝皮书的发布。

当前,国内电池企业、装备企业在大圆柱电池的布局上已取得显著进展。

其中,亿纬锂能在产品技术、产能建设和市场扩展方面都已经建立起了一定的优势。

技术方面,亿纬锂能大圆柱电池已进入C样阶段,已公布的良率达到92%。截止今年6月份,电芯下线数量达到100万支,9月实现翻倍达到200万支,大圆柱生产效率显著提高。

生产效率提高的同时,相关产能的规划、建设和落地也在加速。自2022年底建成第一条大圆柱产线以来,亿纬锂能已在今年Q3实现了批量交付,目前产品装车。

公司预计,年底将新增2条大圆柱产线,合计20GWh产能,2024年下半年出货规模会明显增加,25年开始大规模生产记否。此外,亿纬锂能还规划了沈阳、成都、匈牙利等地超50GWh产能的建设安排,以阶段性满足国内外客户需求。

基于上述进展,亿纬锂能大圆柱电池已累计取得了海内外客户未来5年合计472.31GWh的意向性订单。

此外,国轩高科也于去年年底展出其46系列三元圆柱电芯,能量密度均达到310Wh/kg。今年3月,国轩高科年产10GWh的4695新能源电池项目落地安徽合肥,大圆柱电池量产在即。

比克电池则在今年年初投资130亿元建设常州生产基地,该基地包括大圆柱电池产线及国际化研发中心,建成后总产能为30GWh。根据规划,比克未来将在海内外扩充80GWh的电池产能。

大圆柱电池体系的量产,也对生产工艺和设备、材料体系等都提出更高的要求。行业数据显示,46系电芯与2170电芯超过95%的良品率仍有一定差距。而影响46系电池良品率的主要因素在于,全极耳成型、集流盘焊接、激光封口、干法徒步等新生产工序的技术尚未完全成熟。

因此,随着锂电设备企业对产品和工艺进行升级,大圆柱电池的量产进入攻坚阶段。

目前,逸飞激光、海目星激光、深圳中基、互赢科技、烽禾升等锂电设备企业都针对大圆柱电池进行了特定的设备工艺改革。

例如,逸飞激光已完成150-360PPM高速装配线研发,并实现同类产品客户交付。公司圆柱全极耳电芯自动装配线的良品率为99.8%,在行业中处于领先地位。

具体来看,核心工艺系统上,逸飞激光在全极耳成型方面针对揉平和切折,提供了两套不同的系统;在集流盘焊接方面,可提供过脉冲激光焊和连续激光焊两种设备路径;电芯的封口设备也可选择激光焊接封口或者机械封口。

海目星激光则推出了圆柱切卷一体机率先攻克工艺技术难点,产能效率达到15PPM(极片长度5.5m),张力波动≤±5%,激光切割速度1.5m/s(全极耳狭缝工艺)。

公司还突破性采用凹凸模设计的专利结构,对极耳进行预折及抚平拍平(经过多次角度逐级成型),并通过6维度DOE技术优化,进一步防止了极耳成型后产生翻折和倒插,保障了卷绕电芯的安全性。

深圳中基也开展了4680大圆柱电池的智能高速装配线研发,其首条交付的120PPM 4680智能高速装配线,搭载了多项自主研发的革新技术,使产线具有结构紧凑稳定,产品一致性好,效率、良品率和稼动率高,故障率和能耗低等特点,实现全过程自动检测监控和智能化、数字化生产。该装配线整线品质控制良率>99%,产能效率≥120PPM,稼动率≥96%。可广泛适用于46系列(4680-46120)不同规格的大圆柱电池。

此外,还有互赢科技圆柱全极耳智能装配线已成功交付,大圆柱注液机实现量产出货。公司可以为客户提供兼容10-60直径系列型号的圆柱电池装配段全智能高速生产线。同时,公司已具备50ppm-300ppm圆柱全极耳组装线及包装线的量产实力。

依托在高速星轮联动线技术、圆柱凸轮连续装配技术、高精度激光焊接技术的创新设计,结合先进的智能制造工业4.0控制技术,烽禾升目前已具备1PPM46系大圆柱中试装配线、120PPM铝壳大圆柱高速装配线、240PPM钢壳大圆柱高速装配线生产能力。

高工产业研究院GGII预测,到2025年大圆柱电芯预计会占30%以上的份额(约480GWh)。另据机构测算,2025年4680相关设备市场规模将达到46.50亿元。在锂电上下游产业链协同效应的发挥之下,大圆柱产业化将进一步提速。

审核编辑:汤梓红

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