鋰電池4680大圓柱專題研究

鋰電池4680大圓柱專題研究一、4680沖擊電芯格局2020年9月22日，馬斯克在特斯拉電池日上發(fā)布了第三代4680電芯（前兩位數(shù)字代表直徑46mm，后兩位代表高度80mm），相比2170直徑增大兩倍以上，容量是2170電芯的5倍，續(xù)航提升16%，功率提高6倍。大圓柱的優(yōu)勢體現(xiàn)在高性價比、高安全性以及快充性能潛力等方面，預(yù)計未來將替代部分軟包和方形的市場份額。（一）補貼退坡性價比為王，4680降本增效2020年-2022年，中國新能源汽車的補貼標(biāo)準(zhǔn)較上一年分別退坡10％/20％/30％。根據(jù)

關(guān)于2022年新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知，2022年之后上牌的車輛或?qū)⒉辉傧硎苎a貼（在經(jīng)濟下行壓力下，工信部等部門正在研究繼續(xù)延續(xù)補貼至2023年的方案）。動力電池成本占電動車成本約40%，動力電池降本對電動車降本貢獻最大。后補貼時代，動力電池降本壓力增大。鋰離子電池成本持續(xù)下降。根據(jù)BloomerNEF數(shù)據(jù)，鋰離子電池組價格從2014年到2021年下降了77.6%，從2017年到2021年下降了40%，加權(quán)平均值達到132$/kWh。降本通過多方面入手，電池材料體系優(yōu)化、電池工藝優(yōu)化、電池封裝方式、系統(tǒng)集成方式的改變，提高能量密度的同時降低制造成本。電池成本下降主要來源于能量密度的提升，根據(jù)工信部披露第一批次純電動乘用車數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從2017年到2021年提高了49%，相當(dāng)于成本下降33%。白名單補貼政策助推方形占比提升。2015年3月，國家工信部發(fā)布了汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件，進入推廣目錄的車企才能獲得補貼，國內(nèi)企業(yè)深度受益。2017年寧德時代

增長6倍成為國內(nèi)電池裝機量第一，帶動方形電池出貨量占比增加。LG、SKI等韓國軟包龍頭企業(yè)排除在白名單之外，導(dǎo)致其主推的軟包路線在國內(nèi)份額持續(xù)下滑。海外市場，2020年歐洲電動車滲透率提升，帶動LG軟包電池海外放量。圓柱電池早期憑借其型號統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)在動力市場站穩(wěn)腳跟。2017年，由于性價比不占優(yōu)勢，圓柱電池轉(zhuǎn)戰(zhàn)電動工具、電動兩輪車領(lǐng)域。2020年，國產(chǎn)特斯拉

model3等車型銷量帶動LG以及松下的圓柱電池在國內(nèi)動力電池出貨量提升，圓柱重返動力市場。2017年松下伴隨特斯拉全球崛起，海外圓柱份額快速上升。1、電芯設(shè)計僅外形尺寸變化，4680每千瓦時的成本較2170降低14%。單個電芯電量隨體積增大提升至5.48倍，外殼用料增加不到3倍。更少的電芯數(shù)量降低了組裝時間，提升了成組效率，進一步帶來成本優(yōu)勢。僅外形尺寸變化，能量密度可以上升10%；換用硅碳負極，能量密度上升20%至300wh/kg以上。2、電芯工廠隨著制造流程簡化、生產(chǎn)線效率提高、工藝提升，成本將減少18%。特斯拉設(shè)計從電極涂覆、卷繞、裝配、化成等各個環(huán)節(jié)下手，提高生產(chǎn)效率。整體而言，大圓柱電池可以實現(xiàn)連續(xù)不間斷生產(chǎn)；制造工序少于軟包和方形鋁殼（大圓柱約10道工序）；生產(chǎn)在線時間短

（大圓柱約7天左右，方形和軟包分別約10天和12天），提高了周轉(zhuǎn)率，降低了庫存率。2.1涂覆工藝干電極技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備占地面積減少10倍，能耗減少10倍，成本降低10%-20%。濕法工藝需要先混合粉末和溶劑，涂覆到箔材上，然后放入干燥爐進行干燥，并回收溶劑。而干法工藝則省去了溶劑環(huán)節(jié)，但均勻度、粘結(jié)度更難控制（該技術(shù)尚在研發(fā)階段）。Maxwell的干電極工藝采用PTFE（聚四氟乙烯）粘結(jié)劑與電極粉末混合，通過擠出機形成電極薄膜，隨后利用壓延機熱壓成型，省去溶劑、簡化工序（涂布、烘干等），目前已進行四次優(yōu)化工藝，但仍在實驗階段。干電池電極具備以下四個優(yōu)點：1）能量密度高：大于300Wh/kg，并存在500Wh/kg的實現(xiàn)路徑；2）延長電池壽命：改善電池耐久性，電池壽命翻倍；3）節(jié)省成本：產(chǎn)能密度增加16倍，與濕電極技術(shù)相比，成本降低10%-20%；4）與行業(yè)趨勢（無溶劑，無鈷化，下一代材料，固態(tài)電池）的高匹配度&保護環(huán)境。2.2卷繞由于有極耳，電池生產(chǎn)就需要不停地啟動和停止。而4680為全極耳，卷繞工藝可以實現(xiàn)連續(xù)高速不間斷生產(chǎn)，達到300ppm的高速制造，而方形鋁殼一般僅為10-20ppm。2.3裝配通過連續(xù)流水裝配提高效率。特斯拉設(shè)計一條產(chǎn)線產(chǎn)能為20GWh，每條線的產(chǎn)量增加七倍。特斯拉與Grohmann和Hibar機器設(shè)計團隊垂直整合，將裝配環(huán)節(jié)集成到一臺機器上，刪減了中間不必要的運輸步驟。2.4化成通過提高化成效率，化成投資成本減少86%，占地面積減少75%?；芍笇﹄姵爻浞烹姴z測電池的質(zhì)量，典型化成對單節(jié)電池充放電，而特斯拉同時對上千節(jié)電池充放電，顯著提升化成設(shè)備的成本效益和密度。3、硅基負極負極材料采用硅基材料，每千瓦時1.2美元，成本降低5%，里程提高20%。石墨負極潛力挖掘完全，已接近理論容量372mAh/g。硅基負極理論最高克容量可達4200mAh/g，是石墨的10倍多，具有大幅提高克容量潛力，目前量產(chǎn)克容量已超過400mAh/g。由于硅本身的特性，在充滿鋰離子時體積會膨脹四倍，壓力會導(dǎo)致硅粒子絕緣，最終損失電池容量。目前工業(yè)使用的硅多是經(jīng)過高度加工的，例如氧化硅、碳化硅等，并且較為昂貴。特斯拉使用原始硅作為負極材料，不對硅本身進行加工，而是從涂層設(shè)計和電極設(shè)計入手，使用彈性離子導(dǎo)電聚合物涂層穩(wěn)定表面，并通過高彈性粘合劑形成的堅固網(wǎng)絡(luò)將硅材料集成到電極上。4、高鎳正極鎳可兼顧價格與能量密度，正極材料采用高鎳三元，進一步優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)后，成本降低12%。5、整車一體化Model3的長續(xù)航版電池包由4個模塊串聯(lián)組成，大模塊（黃色）包含25個串聯(lián)電池塊，小模塊（綠色）包含23個串聯(lián)電池塊，每個電池塊由46個2170電芯并聯(lián)構(gòu)成，共計4416個電芯。4680采用CTC技術(shù)，無模組裝配，配合一體化壓鑄技術(shù)，可以節(jié)省370個零部件，為車身減重10%，將電池單位成本降低7%。4680電芯面積模組占比提高，電芯總?cè)萘刻岣?5.9%，續(xù)航能力提升16%，系統(tǒng)能量密度提升25%。（二）安全要求日益提高，4680熱管理升級2021年，中國新能源汽車保有量已達784萬輛，占中國汽車總保有量的2.6%。市場監(jiān)管總局已建立新能源汽車事故報告制度。截止2021年底，累計召回新能源汽車229次，涉及198萬輛，安全問題成為新能源汽車的達摩克利斯之劍。目前動力電池采用量較多的小容量電池進行串并聯(lián)成組，以滿足高能量的要求。近年發(fā)生的動力電池事故，均是由于電池組中的某一個電池單體熱失控后產(chǎn)生大量熱，導(dǎo)致周圍電池單體受熱，進而產(chǎn)生熱失控蔓延。所以，導(dǎo)致電池組熱失控的三個核心因素：單體釋放能量、周邊電芯隔熱能力、單位散熱能力。圓柱單體能量低，單體釋放的能量小，相較于方形和軟包來說不易引起熱蔓延。從單體層面看安全性排序：小圓柱＞大圓柱＞軟包＞方形。從尺寸上來看，4680目前的比例是一個比較完美的臨界點。在高度上可能還會繼續(xù)做大，但在直徑上做大，散熱將會是問題。圓柱電池周邊隔熱能力更強。相比方形電池和軟包電池電芯間的緊密連接，4680的圓柱弧形表面，能夠一定程度上限制電池之間的熱傳遞。4680采取頂部水冷和側(cè)面水冷相結(jié)合的方式。頂部采用一塊完整水冷板，側(cè)面采用導(dǎo)熱發(fā)泡膠進行導(dǎo)熱，在圓柱原有的側(cè)面水冷上進一步提高冷卻效率。4680每度電水冷面積是方形的1.64倍，是軟包的1.53倍。無極耳進一步提高散熱性。特斯拉

4680電芯采用全極耳/無極耳方案，即去掉從各層引出連接到一起的金屬極耳，直接將電池兩端改用導(dǎo)電材料，使其直接傳輸電流。雖然電池變得更大，但電流路徑更短，從250毫米縮減至50毫米，電流傳導(dǎo)面積更大，阻抗大大減小，使得大電流充放電的溫升更小。4680大幅提高電芯的散熱面積，傳熱更均勻，對安全性更加敏感的三元材料更具吸引力。（三）快充成未來趨勢，4680高倍率優(yōu)勢明顯補能焦慮不斷提升的當(dāng)下，電動汽車高速快充是發(fā)展的趨勢之一。高速快充的落地需要樁、車、電池三方聯(lián)動，整個產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同共進。充電樁方面，快充標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。國內(nèi)2021年9月落地的ChaoJI充電標(biāo)準(zhǔn)最高可支持1500V充電電壓和600A充電電流。目前被國際上廣泛接受的電動汽車直流充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無論是日本CHAdemo、歐洲CCS還是中國GB/T，均已確立450kW以上的充電功率目標(biāo)。車企方面，國內(nèi)熱銷車型普遍停留在電壓平臺400-600V、充電倍率2C以下。特斯拉

Model3電壓平臺為400V，理論充電倍率約為1.85C，為行業(yè)較高水平。比亞迪漢EV最大充電系統(tǒng)電壓為569.6V，可實現(xiàn)25分鐘30%-80%SOC的充電速度。如果新能源汽車可以搭載800V電壓平臺，充電倍率可輕松實現(xiàn)2.2C-6C，充電速度則大幅提升。保時捷Taycan是第一款量產(chǎn)的800V架構(gòu)電動車，同一個超快充陣營的歐美企業(yè)Ionity也有800V的產(chǎn)品規(guī)劃。與此同時，比亞迪、廣汽埃安、華為、極氪、極星、小鵬、嵐圖、理想等都在打造高壓平臺，各大車企基于800V高壓技術(shù)方案的新車將在2022年之后陸續(xù)上市。電池方面，快充能力取決于鋰離子的脫嵌和遷移速率。在高充電倍率下，鋰離子脫嵌和遷移的速率加快，部分鋰離子來不及進入正負極形成副產(chǎn)物，導(dǎo)致活性物質(zhì)損失，加速電池壽命衰減。與此同時，析鋰現(xiàn)象容易加劇，所產(chǎn)生的鋰枝晶一旦刺穿隔膜，將導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，造成起火等安全風(fēng)險?？斐鋵﹄姵?zé)峁芾砟芰σ蟾?。大電流高電壓更容易產(chǎn)生大量熱，對電池低阻抗、強散熱要求更高。電池企業(yè)、車企在快充技術(shù)研發(fā)上各顯身手。中國多家頭部動力電池企業(yè)包括寧德時代、孚能科技、蜂巢能源、欣旺達等，都在積極研發(fā)創(chuàng)新，也包括部分車企。蜂巢能源正極采用前驅(qū)體定向生長精準(zhǔn)控制技術(shù)，通過控制前驅(qū)體合成參數(shù)，一次粒徑放射狀生長，打造離子遷移“高速公路”，提高離子傳導(dǎo)速度。負極表面改性技術(shù)，采用液相包覆技術(shù)在石墨表面包覆無定形碳，降低阻抗，提升了鋰離子通道工作效率。采用含硫添加劑/鋰鹽添加劑等低阻抗添加劑體系電解液，降低正負極界面成膜阻抗，從而提高電解液導(dǎo)電率。寧德時代的策略是正極領(lǐng)域采用超電子網(wǎng)充分納米化的材料表面，搭建了四通八達的電子網(wǎng)絡(luò)，使得正極材料對充電信號的響應(yīng)速度和鋰離子脫出速率得到大幅度提升；負極導(dǎo)入各向同性技術(shù)，使鋰離子可360度嵌入石墨通道，顯著提升充電速度，同時修飾多孔包覆層的陽極材料表面，提供豐富的鋰離子交換所需要的活性位點，極大地提高鋰離子電荷交換速度和鋰離子的嵌入速率；引入擁有超強運輸能力的超導(dǎo)電解液，提升鋰離子在液相和界面的傳輸速度，通過調(diào)控極片多孔結(jié)構(gòu)的梯度分布，實現(xiàn)上層高孔隙率結(jié)構(gòu)、下層高壓實密度結(jié)構(gòu)等。廣汽埃安石墨烯電池的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料與石墨烯混合制成形成一個近似球面的三維結(jié)構(gòu)，搭建高效立體導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而提升電荷傳遞效率。負極采用特有軟碳硬碳石墨烯包覆改性技術(shù)。同時采用涂覆陶瓷隔膜和新型高功率電解液，提高電池的倍率性能和熱穩(wěn)定性，使得電芯可進行高倍率持續(xù)充電。保時捷正在研發(fā)硅負極取代傳統(tǒng)石墨負極的高性能電池，以獲得更高能量密度和快充性能。以上技術(shù)多從材料端提高快充能力，4680電池不僅從材料體系適配快充，同時改變結(jié)構(gòu)提高充電倍率。適配硅基負極，可獲得更高的能量密度和倍率性能；電解液中添加新型鋰鹽，提高電解液窗口，可提高充放電電壓。采用全極耳/無極耳方案，阻抗更?。▎螛O耳的阻抗很難降低下來），電極倍率可提高4-5倍，更容易實現(xiàn)快充功能。以色列初創(chuàng)電池企業(yè)StoreDot官宣，已經(jīng)生產(chǎn)出首款4680圓柱形電池，電池充滿電只需要十分鐘。（四）大勢所趨，特斯拉等頭部企業(yè)爭相入局1、電池廠商方形電池寧德時代一家獨大。CATL、比亞迪、中航鋰電基本上都是以方形為主。在主流動力電池生產(chǎn)商中，孚能科技是唯一一家堅持三元軟包路線的企業(yè)。旗下動力電池主要供應(yīng)戴姆勒。國產(chǎn)特斯拉裝機帶動2021年LG化學(xué)的圓柱電池占比達68%。中國最早做圓柱電池的企業(yè)以小作坊的形式居多，目前除國軒高科排名第二以外，其他中國企業(yè)如力神、銀隆、比克等份額較小。LG、松下、比克、億緯都在積極布局4680電池。預(yù)計未來幾年，在特斯拉4680大圓柱效應(yīng)帶動下，更多車企或?qū)⒃敢鈬L試應(yīng)用該類產(chǎn)品。4680電池將在2022-2024年集中量產(chǎn)。目前進展最快的特斯拉已于2021年9月試生產(chǎn)，計劃2022年量產(chǎn)。其他廠商多在22H1開始試生產(chǎn)，2023年開始量產(chǎn)，2024年實現(xiàn)大批量供貨。特斯拉：公司在召開的電話會議上披露，2021年特斯拉4680電池的試點產(chǎn)線良率已由去年的20%提升至70%-80%，全球各工廠都在2022年開始生產(chǎn)：1）美國加州弗里蒙特工廠兼開發(fā)基地：1月份已生產(chǎn)100萬塊電池，對應(yīng)1000輛車，目標(biāo)產(chǎn)能10GWh，配套車型為ModelY。二季度干電極流程實現(xiàn)電能輸送的完全自動化，大量釋放了產(chǎn)能，改善了產(chǎn)量。3月以來每個月環(huán)比增速均達到約35%；2）美國德州工廠：設(shè)備已裝備進產(chǎn)線，二季度生產(chǎn)出第一批4680電芯，三季度開始量產(chǎn)，計劃在2022年底前，該工廠4680周產(chǎn)量超過加州工廠；3）德國柏林：目前已生產(chǎn)出第一輛用于測試的配備4680電池的ModelY。此外，松下、LG、寧德為特斯拉4680的潛在供應(yīng)商。2021年8月，寧德時代（300750.SZ）與上海市人民政府簽訂合作框架協(xié)議，計劃在上海臨港建設(shè)工廠生產(chǎn)4680電池，已有中試產(chǎn)線，目前規(guī)劃8條線，共12GWh。公司目前已獲寶馬圓柱電池定點。2、車企目前，特斯拉海外車型基本都使用圓柱電池，國內(nèi)高性能版搭載的是2170，標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版是LFP方形，主要目的為了降低成本，而高性能版和長續(xù)航版以及Cybertruck、Semi計劃采用4680大圓柱電池。量產(chǎn)后的第一批4680鋰電池將率先用于位于美國德州和德國柏林的Giga超級工廠，裝配到即將投產(chǎn)的ModelY車型上。Model3由于尺寸問題，被部分工程師認為不適合裝配4680電池。特斯拉進度最快，預(yù)計今年裝車，明年起量。參照2170對1865的替代速度，2022年仍以2170為主，2023年后逐步轉(zhuǎn)向4680，并且海外進展將快于國內(nèi)。目前4680已順利裝車，預(yù)計2022年搭載4680的ModelY將在海外銷售8萬輛，對應(yīng)裝機量約8GWh，當(dāng)年車輛滲透率約5%。2023年，除了Model3的其他所有車型均將實現(xiàn)4680電池版本的銷售，預(yù)計總銷量將達到36萬輛，對應(yīng)電池裝機約50GWh。到2025年，特斯拉4680車型銷量預(yù)計有望達到121萬輛，對應(yīng)電池裝機量約178GWh，當(dāng)年車輛滲透率接近30%。由此可得，2022-2025年特斯拉4680裝機量的復(fù)合增速CAGR將高達186%。寶馬計劃應(yīng)用于其大、中、小三個車型平臺，均為CTC產(chǎn)品。4695三元大圓柱已經(jīng)開始招標(biāo)，預(yù)計2023-2024年或?qū)⒂袠榆囃瞥觯?024-2025年開始大批量生產(chǎn)，規(guī)模約100-120GWh。全球掀起4680熱潮。戴姆勒、蘋果、Lucid、Rivian以及小鵬、蔚來、一汽、江淮、大眾中國也在布局4680。戴姆勒2017年以6千萬美金投資的StoreDot正在研發(fā)4680電芯。江淮汽車與CBAK

新能源聯(lián)合開發(fā)4680電池；作為與江淮汽車的合資企業(yè)，大眾安徽（大眾持股75%）旗下推出的車型可能采用其4680電池。計劃造車的蘋果公司在陷入與寧德時代

和比亞迪的談判僵局后，與松下頻頻接觸，或轉(zhuǎn)向使用4680電池。美國新興造車勢力Lucid、Rivian早期即采用圓柱方案。二、4680引領(lǐng)技術(shù)變革（一）正極：超高鎳多元1、適配度高，加快布局受益于刀片電池以及CTP技術(shù)，鐵鋰方形成本低且安全性高，鐵鋰4680圓柱不具備明顯優(yōu)勢。鐵鋰版的4680電池在理論上是可以實現(xiàn)的，主打高循環(huán)性能，應(yīng)用領(lǐng)域包括儲能系統(tǒng)、輕型車以及低價車型。寧德時代、億緯鋰能就已經(jīng)公布了兩輪車磷酸鐵鋰大圓柱電池方案，目前正在推動產(chǎn)能建設(shè)。三元4680圓柱降本后與鐵鋰方形成本相近，安全性也得到提升。4680圓柱電池單體容量約24Ah，比典型方形電池100-300Ah要小、單體熱失控影響小且泄壓方向可控，疊加全極耳設(shè)計，使得三元4680圓柱發(fā)熱量小、熱管理難度低。4680圓柱電芯的成組效率（約70％）比方殼電芯（＞80％）的成組效率低，為了充分發(fā)揮圓柱電芯散熱性能和內(nèi)部應(yīng)力分布均勻的優(yōu)勢，4680電芯唯有搭配高鎳正極材料，硅碳負極材料才能極致提升電芯和系統(tǒng)能量密度。三元材料由鎳、鈷、錳（或鋁）三種金屬組成，其中，鎳是電極反應(yīng)中關(guān)鍵的活性物質(zhì)，在充放電中參與氧化還原反應(yīng)。三元材料整體能量密度高低的關(guān)鍵就在于鎳含量。為了實現(xiàn)正極更高的性能和更低的成本，不斷減少鈷含量、增加鎳含量。高鎳三元繼續(xù)超高鎳化，從NCM8系、NCA8系繼續(xù)向NCM9系、NCA9系、NCMA、無鈷化發(fā)展。NCMA四元材料是基于目前兩大主流三元高鎳材料NCM與NCA混合而成，通過在NCM三元材料中摻雜Al粒子得到，本質(zhì)是用Al替代Co。NCMA在提升鎳含量的同時兼顧了降本和材料穩(wěn)定性。NCMA的鎳含量已達到90%，提高了比容量；相對廉價的鋁元素的混入，大幅減少昂貴的鈷元素含量至5%以下；形成的Al-O化學(xué)鍵強度遠大于Ni(Co，Mn)-O化學(xué)鍵，從化學(xué)性質(zhì)上增強了正極的穩(wěn)定性。NCMA的循環(huán)性能也明顯優(yōu)于比容量相似的NCM和NCA。韓國Un-HyuckKim團隊使用1C電流在25℃1000次充放電循環(huán)后，NCMA89電池的放電容量下降至原先的84.5%，而NCM90與NCA89的放電容量則分別下降至原先的68.0%、60.2%。根據(jù)各家電池廠公布的方案來看，4680電池正極材料目前以超高鎳方向為主。不同企業(yè)選擇的體系不同，如特斯拉使用NCM91，LG使用NCMA。根據(jù)公開資料，我們推測寧德時代、億緯鋰能、SKI將使用NCM高鎳體系，松下、SDI使用NCA高鎳體系。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，2021年國內(nèi)三元材料總產(chǎn)量為39.81萬噸，同比增長89.5%；全球三元材料總產(chǎn)量為72.97萬噸，同比增長79.3%。根據(jù)真鋰研究數(shù)據(jù)，8系以上高鎳材料占比達到39.5%。國內(nèi)高鎳正極競爭格局較為集中，CR5達到86.4%。2、生產(chǎn)工藝升級高鎳體系具有超高能量密度的優(yōu)點，但存在循環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性不足等劣勢。其在工作中會出現(xiàn)陽離子混排、晶格畸變、微裂紋、界面副反應(yīng)和殘余堿含量高等問題。相比普通三元，高鎳體系對生產(chǎn)工藝提出了更高要求。前驅(qū)體工藝方面，以使用氫氧化物共沉淀法的前驅(qū)體制備工藝為例，原料為硫酸鎳（氯化鎳）、硫酸鈷（氯化鈷）、硫酸錳（氯化錳）、氫氧化鈉等，在反應(yīng)釜混合后經(jīng)過脫水、洗滌、干燥、陳化等步驟得到前驅(qū)體成品。相比之下，超高鎳材料的酸堿度控制更嚴(yán)格，由于Ni含量極高，所以所需pH值也更高，需要很高濃度的氨水作為絡(luò)合劑。超高鎳體系正極工藝流程：將前驅(qū)體和氫氧化鋰按一定比例在混料機中均勻混合，接著將產(chǎn)物裝入匣缽中放入窯爐煅燒，煅燒次數(shù)一般為1~4次，各廠家不同；每次煅燒之間需要粉碎、洗滌、干燥、包覆等步驟，煅燒后需冷卻，接著篩分除鐵，最后進行批量包裝。高鎳三元材料的制造過程與普通三元不同的地方主要體現(xiàn)在：1）超高鎳體系氧化性強易與電解液的表面副反應(yīng)，需要包覆抑制電解液對活性物質(zhì)的侵蝕；2）對能量密度和充放電倍率要求高，使用氫氧化鋰作為鋰源。因為氫氧化鋰不需過高的燒結(jié)溫度，從而減少陽離子混排，提高循環(huán)穩(wěn)定性；3）Ni3+在高溫固相反應(yīng)中是不穩(wěn)定的，所以很難在空氣中合成理想的高鎳三元正極材料。為了降低陽離子混排概率、減少雜相生成，燒結(jié)需要使用純氧；4）煅燒溫度要低。鎳含量越高，Li/Ni混排就越容易發(fā)生，所以需要煅燒溫度越低；5）煅燒時間長、耗電量大。一燒分為混料、燒結(jié)和破碎，對于設(shè)備的要求主要集中在燒結(jié)。一燒的時間比二燒長，同樣一噸的材料，一燒需要22-24個小時，二燒只要7-8個小時；6）對除濕、磁控、密封性方面也有更高要求。為了減少雜相生成，需要在真空或氮氣氛圍下包裝，全過程需要嚴(yán)格控制濕度10%以下。高鎳正極生產(chǎn)設(shè)備方面，1）使用高速混合機代替球磨機作為混合設(shè)備。高速混合機的殘留混合、占地空間、混合效果及均勻性等優(yōu)于球磨機。高混機的葉片結(jié)構(gòu)使物料形成漩渦狀態(tài)的高速混合攪拌，加熱干燥，設(shè)備在高速運轉(zhuǎn)時將物料快速分散，攪拌槳利用重力和離心力作用使下面物料向上拋起，上面的物料迅速下壓，來回循環(huán)，從而達到高速混合的作用。高鎳三元正極全程需控制濕度，高速混合機的密封性要好，整個工作環(huán)境必須濕度控制在10%以下。同時高速混合機具有更好的耐腐蝕性。2）裝缽工序是將鋰化混合后的材料倒入特制匣缽中，匣缽是在煅燒時盛裝高鎳三元正極的容器。對于設(shè)備密封性和耐腐蝕性要求更高，匣缽的氧化鋁（剛玉）含量更高，以增加耐腐蝕性。由于高鎳三元對閘缽的質(zhì)量要求高，單個匣缽的裝料量小于普通三元正極，單噸消耗匣缽費用是普通三元近6倍。3）窯爐整條產(chǎn)線（包括爐膛、傳動系統(tǒng)和輥棒等）同時具備高密封性、耐堿耐氧腐蝕、控溫精度高（5℃以內(nèi)）、溫度分布均勻性高。高鎳三元產(chǎn)線一般使用輥道窯，用耐高溫的陶瓷輥棒直接驅(qū)動耐火板前進，裝載產(chǎn)品的耐火板直接承載在輥棒上。相比推板窯，輥道窯產(chǎn)線效率高，不容易發(fā)生“拱窯”現(xiàn)象。（二）負極：硅基材料1、硅基負極蓄勢待發(fā)石墨負極潛力挖掘完全。目前高端石墨克容量已經(jīng)達到約365mAh/g，接近理論克容量372mAh/g。從負極材料角度，電芯能量密度的提升需要開發(fā)出具有更高克容量的負極材料。硅基負極最具商業(yè)化前景。由5Si+22Li++22e-=Li22Si5可知，5個硅的摩爾質(zhì)量為140.43g/mol，5個硅原子結(jié)合22個Li，則硅負極的理論容量可達4200mAh/g，是石墨的10倍多。硅基負極是非常具有潛力的下一代高能量密度鋰離子電池負極材料。根據(jù)中國能源信息平臺數(shù)據(jù)，目前采用添加硅負極材料的鋰離子電池的質(zhì)量能量密度可以提升8%以上，體積能量密度可以提升10%以上。硅材料來源廣，儲量豐富。硅是地球上儲量第二的化學(xué)元素，工業(yè)硅生產(chǎn)的上游原料清晰，包括硅石和碳質(zhì)還原劑，工業(yè)硅的主流生產(chǎn)方法為電弧爐法，實質(zhì)是高溫還原反應(yīng)。電弧爐耗電極大，電力成本在工業(yè)硅生產(chǎn)總成本中占據(jù)核心位置，用煤成本與硅石成本次之。解決枝晶問題，安全性得以提升。負極石墨電壓平臺接近鋰的析出電位，易產(chǎn)生鋰枝晶，枝晶刺破隔膜，正負極將發(fā)生短路，嚴(yán)重威脅電池安全。硅的電壓平臺比石墨高，硅基負極的電極反應(yīng)優(yōu)先于鋰枝晶生成，使得鋰離子不以枝晶形式析出。近幾年硅基負極增長快。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，2016年中國硅基負極材料出貨量僅為0.05萬噸，2021年激增達到1.1萬噸，同比增長83.3%，約占當(dāng)年全部負極材料的1.5%。高速增長背后，一方面，來自于電動工具、智能家居鋰電池市場需求旺盛，疊加國際電動工具巨頭、跨境電商等鋰電池供應(yīng)向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，高容量、高倍率鋰電池需求增加帶動國內(nèi)硅基負極需求起量。另一方面，源于動力電池的穩(wěn)定增長。動力電池方面，在目前量產(chǎn)車型中，僅特斯拉長續(xù)航版本車型Model3在負極中摻入少量的硅，車型銷量的增長帶動部分國內(nèi)硅基負極需求的增長。4680正極多采用高鎳三元，負極使用硅基可以更好地匹配正極的高能量密度。并且由于4680大圓柱對硅基負極的體積膨脹的容忍性更高，未來更加適配高鎳+硅基負極體系。4680電池中大幅增加了硅基材料的占比，預(yù)計添加量或?qū)?170的5%提升至10%左右，是一次重要的技術(shù)改進。4680大圓柱電池以及長續(xù)航快充車型的規(guī)?；慨a(chǎn)，疊加硅基負極產(chǎn)業(yè)鏈擴產(chǎn)提速，將推動硅基負極材料進入爆發(fā)式增長通道。預(yù)計2025年全球電池裝機量達到2500GWh，硅基負極在三元電池中的滲透率為25%，SiOx和石墨負極克容量約1500mAh/g和350mAh/g，當(dāng)SiOx含量在11%-20%時，推算出硅基負極的市場空間可達40-60億元。2、硅碳硅氧各具優(yōu)勢硅基負極材料亟待解決問題：體積劇烈變化。硅鋰合金的生成與分解伴隨著巨大的體積變化，最大膨脹可達320%。相比之下，傳統(tǒng)的石墨負極工作時，鋰嵌入石墨六邊形結(jié)構(gòu)層間的空隙，體積變化只有16%。對于單質(zhì)硅負極膨脹帶來的以上問題，目前采用硅復(fù)合材料應(yīng)對：當(dāng)前具備商業(yè)化前景的有兩種：硅碳負極和硅氧負極。硅碳負極是指納米硅與碳材料混合，硅氧負極則采用氧化亞硅與碳材料復(fù)合。硅氧負極動力領(lǐng)域進展較快。氧化亞硅（SiO）在鋰嵌入過程中發(fā)生的體積膨脹較小，因此相對純硅負極，其循環(huán)穩(wěn)定性有較為明顯改善，更適合應(yīng)用于動力電池領(lǐng)域，目前各大負極材料廠商對氧化亞硅負極均有所布局。但是氧化亞硅負極在充放電過程中會生產(chǎn)Li2O等非活性物質(zhì)，導(dǎo)致SiOx材料首次效率較低（約70%）。相較之下，硅碳負極克容量高、首效高，主要應(yīng)用于消費電子和電動工具領(lǐng)域。3、改性方法：納米化、碳復(fù)合、預(yù)鋰化改性方法1：納米化。當(dāng)硅顆粒直徑小于150納米時，內(nèi)外層反應(yīng)差距不那么強烈，不會出現(xiàn)產(chǎn)生裂紋和粉碎的現(xiàn)象。改性方法2：碳復(fù)合。一方面可以將硅表面很好地保護起來，充當(dāng)硅體積膨脹的緩沖層，避免硅在充放電體積形變過程中裸露，新鮮硅表面與電解液直接接觸，反復(fù)生成SEI膜；另一方面可以增加顆粒的導(dǎo)電性，減少電極的電荷轉(zhuǎn)移阻抗。硅基復(fù)合負極材料通根據(jù)硅的分布方式不同可分為包覆結(jié)構(gòu)、負載-分散結(jié)構(gòu)，在合成工藝上不盡相同。硅基復(fù)合負極材料相比石墨負極工藝復(fù)雜，技術(shù)路線仍在探索，且各家工藝均不同。目前常用碳復(fù)合工藝如機械球磨法、化學(xué)氣相沉積法等，通常為多種手段組合。預(yù)鋰化是在鋰離子電池工作之前向電極內(nèi)部增加鋰來補充鋰離子。通過預(yù)鋰化對電極材料進行補鋰，抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏取ｎA(yù)鋰化技術(shù)包括負極補鋰和正極補鋰。負極補鋰——目前主要的補鋰劑類型，技術(shù)成熟度高。負極補鋰主要采用金屬Li粉、Li箔補鋰、硅化鋰粉補鋰等方式。寧德時代在2016年申請的兩項專利分別在負極表面通過靜電控制的方式噴灑Li粉和在負極表面覆蓋一層薄Li箔的方式進行補鋰。金屬鋰補鋰的優(yōu)點是補鋰效率高，反應(yīng)后無殘留，但是金屬Li的活性很高，對環(huán)境控制要求高，并且需要采用大型設(shè)備，成本投入也比較大，對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝影響較大。同時也存在較大的安全風(fēng)險，特別是金屬Li粉，懸浮的空氣中可能會引起粉塵爆炸等風(fēng)險。硅化鋰粉補鋰是非常適合硅碳負極的一種補鋰劑，通過加入已經(jīng)合金化膨脹的含鋰硅粉進行預(yù)鋰化，提高首次效率的同時使負極在初始時處于膨脹狀態(tài)，可以緩解材料的擠壓破碎。正極補鋰——安全、便利，但產(chǎn)業(yè)化處于初級階段。相比于負極補鋰，正極補鋰工藝最大的優(yōu)勢在于安全性和便利性，可應(yīng)用于各種體系的鋰離子電池正極材料，不改變現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，不需要引入新設(shè)備，僅僅是在勻漿過程中在正極漿料中加入部分高容量的含Li氧化物（即補鋰劑），如Li2NiO2（LNO）、Li5FeO4（LFO）、Li2O，對于電池廠商而言是十分理想的技術(shù)路線。4、產(chǎn)業(yè)化布局提速硅負極未來的競爭格局或?qū)⑾鄬τ行?。目前跨界布局硅負極的企業(yè)相對較少，考慮到硅負極較高的量產(chǎn)難度，加之需要和客戶使用的電解液、正極、粘結(jié)劑等進行產(chǎn)業(yè)鏈配套，客戶粘性更高。相較石墨負極，硅負極將繼續(xù)保持相對較高的進入壁壘，未來競爭格局或相對有序。目前各大負極材料廠商均有所布局。日本信越化學(xué)、韓國大洲以及杉杉股份、貝特瑞等企業(yè)目前均有可以量產(chǎn)硅負極產(chǎn)品，在電動工具等領(lǐng)域已經(jīng)得到了部分應(yīng)用。目前，以貝特瑞、江西紫宸、杉杉股份為代表的國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)擁有較成熟產(chǎn)品，能解決膨脹和首效問題，并擁有明顯優(yōu)于石墨負極的能量密度。（三）其他材料未來趨勢1、導(dǎo)電劑單壁碳管碳納米管（CNT）是石墨烯層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫納米級管狀結(jié)構(gòu)。由于硅負極導(dǎo)電性弱于石墨負極，常規(guī)導(dǎo)電劑炭黑無法完全滿足硅碳負極性能要求，而以碳納米管為代表的新型導(dǎo)電劑擁有更為優(yōu)異的導(dǎo)電性能，可以部分緩解硅材料在充放電過程中的結(jié)構(gòu)坍塌，是更為適配硅基負極的導(dǎo)電劑材料。由于碳納米管形貌為一維管狀結(jié)構(gòu)，長徑比和比表面積大，作為導(dǎo)電劑，可以與活性物質(zhì)形成線接觸并能固定電極材料，導(dǎo)電性能更優(yōu)，且能有效提升鋰電池倍率性能。碳納米管用量少，僅為傳統(tǒng)導(dǎo)電劑的1/6到1/2，可以達到同樣的導(dǎo)電效果。它還有具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，能夠?qū)㈦姵刂械臒崃枯^好傳導(dǎo)出來，提升電池的高溫性能。目前碳納米管占整車成本僅約0.8%，相對于其可提升的綜合性能，實用價值大，且存在漲價邏輯。緩解硅負極膨脹問題，改善循環(huán)性能。碳納米管具有很好的機械拉伸強度，使得硅顆粒之間的連接非常緊密、牢固，即使發(fā)生硅負極顆粒體積膨脹并開始分裂，這些顆粒仍可通過單壁碳納米管的“綁定”保持良好連接。減少電解液損耗，提升壽命性能。碳納米管作為空心管狀結(jié)構(gòu)，能夠提升極片的吸液性，從而降低電池使用過程中的電解液損耗，從而提升其壽命性能。根據(jù)石墨片層的多少，碳納米管可分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。單壁碳納米管

（SWCNT）管壁由一層碳原子組成，多壁碳納米管（MWCNT）由幾個或幾十個單壁碳納米管同軸構(gòu)成。單壁碳納米管性能更優(yōu)。目前市場上的碳納米管以多壁碳納米管居多，而單壁碳納米管的直徑更小、長徑比更大、熱穩(wěn)定性更高（高達1600℃），添加后使得極片具有更好的柔韌性和機械穩(wěn)定性，在反復(fù)脫嵌鋰膨脹過程中保持良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，對電池循環(huán)性及容量的提升更為明顯，并且具有更低的阻抗，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。單壁碳納米管用量更少，能夠進一步降低鋰電池中導(dǎo)電劑的含量，從而降低成本。單壁碳納米管與硅負極的適配度更高。憑借高電導(dǎo)、高柔韌比和高長徑比，單壁碳納米管可以更好地抑制硅的膨脹。根據(jù)OCSiAl（海外單壁碳納米管專業(yè)生產(chǎn)商）官網(wǎng)數(shù)據(jù)，添加其旗下產(chǎn)品TUBALL（商標(biāo)名稱）單壁碳納米管0.04%在硅基負極電池配方中，電池循環(huán)壽命可提升4倍，助力硅負極電池實現(xiàn)350Wh/kg的能量密度，續(xù)航里程提升15％以上，同時滿足電極快充快放。目前公司單壁碳納米管產(chǎn)品尚處于中試階段，預(yù)計有望于2023年實現(xiàn)量產(chǎn)。目前單壁碳納米管只用于少數(shù)高端產(chǎn)品。隨著技術(shù)成熟度上升、成本下降，單壁碳納米管有望加速滲透。預(yù)計2025年全球電池裝機量達到2500GWh，硅基負極在三元電池中的滲透率為25%，SiOx含量約10%-20%，與之配套的單壁碳納米管的添加量約0.1%-0.15%，當(dāng)銷售價格達到1000-1300萬/噸時，推算出單壁碳納米管的市場空間可達16-30億元。OCSiAl引領(lǐng)單壁碳納米管全球發(fā)展。OCSiAl（奧科希艾爾）是一家專注于單壁碳納米管生產(chǎn)的俄羅斯企業(yè)，占據(jù)全球95%的單壁碳納米管市場。公司研發(fā)的TUBALL單壁碳納米管的突出優(yōu)勢是極致纖細（管徑1.6nm，管長＞5um），具有極高的長徑比，可達3000，比表面積高可達到900cm2/g。TUBALL的G/D達到市面產(chǎn)品中最高的90，這意味著其導(dǎo)電性能非常優(yōu)秀。公司2021年產(chǎn)能達到80噸/年，可以滿足100GWh以上的鋰離子電池的導(dǎo)電劑需求。OCSiAl在中國有兩家授權(quán)的合作伙伴，實現(xiàn)了本地化生產(chǎn)TUBALLBATT分散液，并通過了多家知名電池企業(yè)的品質(zhì)審核。2、新型鋰鹽LIFSI4680高鎳化、高壓化對電解液性能要求提升。首先，正極材料中鎳含量增加，由于高鎳中的4價鎳離子具有較高的氧化還原電位，會催化電解液氧化分解，影響電池性能。第二，高鎳體系電池循環(huán)過程中會有錳、鈷等過渡金屬溶出，會破壞負極表面的SEI膜。此外，高鎳電池需要添加過充和阻燃等添加劑來提升電池的安全性。LiFSI具有更好的電化學(xué)性能：1）LiFSI具有更高的熱穩(wěn)定性，其熔點可達145℃，分解溫度高于200℃?？赡褪芨叩墓ぷ鳒囟?，抑制氣脹；2）LiFSI電導(dǎo)率高，可達9.8ms/cm

（LiPF6僅6.8ms/cm），有助于降低電池內(nèi)阻、減少發(fā)熱、提升效率和安全性；3）LiFSI與SEI膜有很好的相容性，只會在160℃時與其部分成分發(fā)生置換反應(yīng)，對于正負極的化學(xué)穩(wěn)定性高。LiFSI作為添加劑用量提高。LiFSI主要應(yīng)用于三元電池中，可以作為電解液的主電解質(zhì)直接替代LiPF6，或者作為傳統(tǒng)電解質(zhì)LiPF6的添加劑使用。目前LiFSI尚未作為主電解質(zhì)使用，而是作為添加劑與LiPF6混用，用于三元動力電池電解液之中以改善性能。高鎳三元正極材料以及快充技術(shù)的應(yīng)用帶來了對于LiFSI的更大需求。根據(jù)多氟多公開資料，以4680電池為例，其中LiFSI的添加量或?qū)⑹瞧胀ㄈ姵氐奈灞叮瑥?%提高到15%。LiFSI的純度對產(chǎn)品性能影響較大，電池級LiFSI生產(chǎn)工藝難度較高。目前LiFSI的合成主要采用氯磺酸法，中間產(chǎn)物雙氟磺酰亞胺HClSI的收率（主產(chǎn)物占所有產(chǎn)物的比例大?。Ξa(chǎn)品品質(zhì)的把控至關(guān)重要。由于HClSI的合成對于溫度敏感度高，可以通過精準(zhǔn)的溫度調(diào)節(jié)來提高其總產(chǎn)率。降低成本的主要方法來自對于副產(chǎn)物的回收和綜合利用。國內(nèi)多家電解液企業(yè)已經(jīng)深耕多年，積累了大量先進技術(shù)儲備，共同推動LiFSI的價格從2017年的70萬元/噸下降至2021年的40萬元/噸。技術(shù)門檻也導(dǎo)致新進入者難以參與競爭。龍頭企業(yè)把握核心工藝，專利布局提高行業(yè)門檻。純度控制以及對敏感中間物的溫度把控決定了合成LiFSI較高的技術(shù)壁壘。目前只有一線電池企業(yè)、電解液龍頭企業(yè)擁有LIFSI作為添加劑和鋰鹽的多種配方，而二線企業(yè)大多僅有作為添加劑的配方。國內(nèi)電解液廠商有能力布局并著手生產(chǎn)的包括天賜材料、多氟多、新宙邦、永太科技等。而寧德時代、比亞迪、LG、三星、松下等電池龍頭企業(yè)的專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先。3、復(fù)合銅箔PET復(fù)合銅箔是以PET或PP作為導(dǎo)電薄膜、兩邊以銅箔（或鋁箔）為鍍層的夾層狀動力電池集流體材料，表現(xiàn)出部分“去金屬”化，具有安全性高、能量密度高、壽命長的優(yōu)勢。傳統(tǒng)銅箔的生產(chǎn)制備主要采用電解法，設(shè)備簡單、成本較低。復(fù)合銅箔制備工藝更為復(fù)雜，蒸鍍是核心工序，其次為水電鍍。制作流程：首先在厚度3.5~6μmPET薄膜表面，采用磁控濺射或真空蒸鍍的方式，在兩面制作20-80nm的金屬層，然后通過水電鍍的方式，將金屬層加厚到1μm。根據(jù)東威科技公開資料，一般生產(chǎn)1GWh電池需要2臺真空鍍設(shè)備和3臺鍍膜設(shè)備，單臺磁控濺射設(shè)備價值量為3000萬，水鍍銅設(shè)備3750萬，產(chǎn)線投資成本較高。率先實現(xiàn)極薄化和復(fù)合銅箔等高端產(chǎn)品生產(chǎn)的銅箔企業(yè)優(yōu)勢更大。以銅價5.6萬元/噸、加工費4-5萬元/噸測算，同樣生產(chǎn)6-6.5μm銅箔，采用3萬元/噸國產(chǎn)PET膜制作的復(fù)合銅箔大致比傳統(tǒng)銅箔的售價可以降低25-30%（加工費等同），價格優(yōu)勢顯著。但是如果銅價下跌或者4.5μm傳統(tǒng)銅箔實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，PET復(fù)合銅箔的成本優(yōu)勢可能會縮小。目前國內(nèi)進軍復(fù)合銅箔領(lǐng)域的企業(yè)主要包括PET薄膜材料廠商（以重慶金美新材料和雙星新材為代表）、傳統(tǒng)銅箔龍頭企業(yè)（嘉元科技、諾德股份等）以及PCB廠商（三孚新科等）。PET基膜作為復(fù)合銅箔主要原材料之一，PET薄膜材料廠商可實現(xiàn)自供，控本優(yōu)勢明顯。電鍍設(shè)備廣泛應(yīng)用于PCB行業(yè)，PCB制造廠商積累了豐富的電鍍經(jīng)驗，此外由于電鍍對環(huán)境有一定的污染，PCB制造企業(yè)具備完善的環(huán)評資質(zhì)與產(chǎn)業(yè)園。重慶金美新材料（寧德時代、中國寶安參股投資）是最早開發(fā)PET銅箔的企業(yè)，2015年便啟動了復(fù)合集流體項目，2017年與寧德時代簽訂獨家協(xié)議，2022年已初步實現(xiàn)量產(chǎn)。公司現(xiàn)有產(chǎn)能400萬平方米/年的復(fù)合鋁膜和2400萬平方米/年的復(fù)合銅膜。據(jù)重慶金美新型銅鋁導(dǎo)電膜項目環(huán)評報告，綦江區(qū)項目總投資1.5億元，一期達產(chǎn)后產(chǎn)能達到0.48億平米復(fù)合鋁箔與2.95億平米復(fù)合銅箔。2021年8月公司擴建的“電子復(fù)合鋁膜、電子復(fù)合銅膜”項目各6條生產(chǎn)線，匹配約6GWh電池產(chǎn)能，計劃于2022年引進先進生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品產(chǎn)能、產(chǎn)值以及良率，力爭在2022年實現(xiàn)量產(chǎn)。4、大尺寸鋼制電池殼4680電池尺寸更大，一般采用高精度、低成本、兼容更高長度的鋼質(zhì)電池殼。制作過程需要克服以下幾大難點：1）尺寸一致性要高。殼體是精密結(jié)構(gòu)件，對尺寸公差敏感，電池層級需要百分級精度要求；2）熱擴散要求高。鋼材需滿足熱擴散要求，鋼比鋁硬度高延展性差，無法直接使用易拉罐的工藝參數(shù)制造；3）電池高度可能會繼續(xù)增加。從電池過流和發(fā)熱來看，電池高度可能會進一步提高，殼體工藝需要兼容長電池殼。高效生產(chǎn)是臥式?jīng)_壓切入4680電池殼體領(lǐng)域的關(guān)鍵要素。傳統(tǒng)機械件制造以立式?jīng)_壓為主，生產(chǎn)精度更高但是生產(chǎn)節(jié)拍較慢，每分鐘產(chǎn)出60件左右。而臥式?jīng)_壓通常用來加工精度比較高、尺寸比較薄的易拉罐罐體。臥式?jīng)_壓與圓柱電池對稱性、標(biāo)準(zhǔn)化、低成本的產(chǎn)品需求同源，在圓柱型動力電池領(lǐng)域具有可行性。臥式拉伸配重高，工序動作不需要克服重力做功，因此生產(chǎn)速度高，每分鐘可產(chǎn)出1200件。此外，臥式?jīng)_壓自動化程度高，對模具精度要求高。斯萊克、昇興股份公司基于原有易拉罐業(yè)務(wù)的技術(shù)切入電池結(jié)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)已均處于打樣階段。三、4680提升工藝要求（一）4680電池結(jié)構(gòu)及流程工藝4680大圓柱電池從內(nèi)到外的主要結(jié)構(gòu)依次是極柱、卷芯、正負極集流盤、鋼殼等。大圓柱生產(chǎn)流程主要包括卷芯制造、電芯組裝，以及搭載了CTC壓鑄創(chuàng)新一體化生產(chǎn)。其中，大尺寸電芯+全極耳+干電池涂布+鋼質(zhì)外殼是核心。由于一些結(jié)構(gòu)的變化（比如全極耳），與傳統(tǒng)圓柱對比，涂布、極耳模切、焊接等環(huán)節(jié)采用了較為明顯的差異化方案。（二）4680生產(chǎn)工藝的差異化1.獨創(chuàng)干電極涂布電池卷芯制作的第一步是制作正負極極片：將正負極導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和活性物質(zhì)混合攪拌，再均勻涂覆在集流體上，形成附著了導(dǎo)電物質(zhì)的片狀材料。涂布方法分為較為傳統(tǒng)的濕法涂布和特斯拉在4680電池上采用的干粉涂布技術(shù)。濕法涂布是將攪拌均勻的漿料均勻地涂覆在集流體上，并將漿料中的有機溶劑進行烘干。干法涂布是將正負極顆粒與粘結(jié)劑PTFE混合，使用噴射磨機對混合物施加高剪切力，以機械拉伸方式形成網(wǎng)狀纖維薄膜層后，將其輥壓到鋁箔或銅箔上，制備出正負極片。相比濕法涂布，干法涂布不需要溶劑，在環(huán)節(jié)方面省去了漿料攪拌、干燥、有害溶劑回收等環(huán)節(jié)，節(jié)省了材料、時間、廠房和人工等生產(chǎn)成本。在產(chǎn)品性能方面，干法電極涂布電極更厚，能量密度更高，與4680電池適配度高。首先，4680大圓柱電池內(nèi)圍尺寸更大，允許卷繞在內(nèi)的干法涂布更厚。其次，粘結(jié)劑PTFE化學(xué)性質(zhì)不活潑，且彈性較大，適配4680的高鎳和硅基負極的方案。另外，干法涂布技術(shù)是生產(chǎn)下一代固態(tài)電池的必要條件。2.極片極耳切割一體化傳統(tǒng)極片切割方法采用步進運動式模切工藝，即按照電池規(guī)格，對經(jīng)過輥壓的電池極片進行分條的裝備，生產(chǎn)效率低、成本較高，需要更換設(shè)備尺寸。由于全極耳設(shè)計，4680采用了非傳統(tǒng)的切割方式，在極片切割的過程中直接在極片一側(cè)空箔上連續(xù)切割極耳成型。在切割技術(shù)、速度、精度以及產(chǎn)品質(zhì)量方面，對高速制片設(shè)備提出了更高要求。當(dāng)把極片邊緣切割成多個平行四邊形的極耳單體代替長方形單體時，不僅能夠在揉平過程中杜絕極片外翻，在與電池外殼組裝時，