特斯拉第一亿颗4680电池已下线,全干法电极取得重大突破!

洞察新能源呐 2024-10-11 22:04:32

虽然4年前的2020年9月,特斯拉就发布了划时代的4680大圆柱电池,但受制于全极耳技术、全干法电极等生产工艺的良率问题,特斯拉的4680电池一直处于产能爬坡阶段。

最近,特斯拉宣布已正式下线一亿颗4680电池,这意味着特斯拉的全干法电极可能已经取得了重大的技术突破!

特斯拉第一亿颗4680电池已下线

4680电池是特斯拉于2020年9月发布的大圆柱电池产品,该电芯的直径为46mm,长度为80mm。在发布时,马斯克声称:特斯拉4680电池的能量密度是现有2170电池的五倍;相比于2170电池组,4680电池组将使车辆的行驶里程提高16%。随着电池材料和汽车设计的改进,4680电池将使电动车的续航里程增加56%,生产成本下降54%。

目前特斯拉正在开发四款采用全干法电极的全量版4680电池,产品代号分别为:NC05、NC20、NC30、NC50,并计划于2026年将这些电池用于特斯拉的cybertruck皮卡、Model Y等多个车型中。

目前特斯拉正准备量产采用全干法电极技术(正极/负极均采用干法电极)制造的4680完整版本。据产业链消息,第一辆搭载全干法电极完全版本4680电池的Cybertruck已经正式下线,正在逐步扩大产量中。这从侧面说明,特斯拉可能已经克服了4680电池生产过程中遇到的诸多技术挑战。

特斯拉Cybertruck

根据特斯拉的规划,不同子型号的4680电池将用于不同车型。例如,代号为NC05的4680电池,可能将用于特斯拉的无人出租车、Semi纯电动重卡;NC20型号的4680电池能量密度更高,将用于纯电动SUV、Cybertruck皮卡、以及全新车型Model Y Juniper;NC30、NC50型号的4680电池,则会在负极中加入硅碳,以进一步提高电芯容量,进而提高续航里程和充电速度。

目前特斯拉4680电池的产业化进程已经明显加快。自2020年9月发布以来,2022年2月特斯拉在加州工厂下线了第100万颗4680电池,2023年6月特斯拉又宣布已下线了第1000万颗4680电池,而到今年9月中旬,特斯拉又宣布已经下线了第一亿颗4680电池。不断提升的量产速度,标志着特斯拉在全极耳、全干法电极等技术方面已经取得了重大进展,这是一个十分明显的进步!

从第一千万颗到第一亿颗,仅用时短短14个月,特斯拉就成功生产了9000万颗4680电池,而每颗4680电池的容量大约为100wh,这意味着,特斯拉在过去的14个月中已经生产了大约9GWh的4680电池(不包含松下、LG等供应商提供的4680电池)。

每辆Cybertruck皮卡的电池包大约需要使用1344颗4680电池,据此推算,一亿颗4680电池大约可装备7.5万辆左右的Cybertruck皮卡,这意味着特斯拉已经具备大规模生产4680电池的能力。

相比于全干法电极,目前的传统液态锂电池,电极生产均使用对环境有害的湿式工艺,需要使用NMP等含氟的有毒溶剂来湿法搅拌浆料,且需要NMP回收、极片烘干等高耗能工序。

而干法电极工艺不需要使用NMP等有毒溶剂,可直接将干燥的正极材料粉末、负极材料粉末与PTFE粘合剂混合,然后辊压至铝箔或铜箔集流体上,省去了搅拌制浆、烘干极片等高耗能工序,因此极大地提高了电池的生产效率,也更加环保,还大幅度降低了电池生产成本。

特斯拉采用全干法电极工艺来生产4680电池,就是为了提高电池的性能、降低成本,以利于大规模批量生产。

虽然特斯拉自己也在批量生产4680电池(每天大约可生产50万颗4680电池),但现阶段其动力电池大部分仍然是对外采购,高度依赖于外部供应商。目前,特斯拉的大部分动力电池,都采购于日本的松下、中国的CATL宁德时代、韩国的LG新能源等公司。

马斯克作为特斯拉汽车的掌舵人,一直希望特斯拉能与其他电动汽车公司形成差异化竞争。而更多的垂直整合,能让特斯拉实现电动汽车的定制化,从而明显区别于竞争对手。

自研自产动力电池,尤其是生产与其他厂商不同的、更便宜的新型号电池,可以让特斯拉在设计汽车时将不同的电池用于不同的车型上,以形成差异化。业界认为,4680电池对于特斯拉的意义,就类似于自研手机芯片对于苹果iPhone的意义。

干法电极在辊压时容易损坏辊压筒

由于特斯拉在干法正极遇到的技术难题仍然未彻底攻克,干法正极在辊压时仍然有损坏辊压机的问题,会损失高达70%-80%的正极材料(湿法工艺一般在2%左右),因此全干法电极版本的4680电池,目前的生产良率仍然较低。

现阶段,特斯拉电池团队一直在努力推进4680电池的生产,马斯克给特斯拉电池团队设定了到今年年底将4680电池生产良率提高到90%的目标,并计划到2025年第二季度时实现规模化量产。如果这一目标得以实现,马斯克将成为彻底改变电池产业的第一人!​

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