電動化浪潮之下，鋰電池行業(yè)的任何風(fēng)吹草動都被無限放大。近期，伴隨著4680電池面世時間的逼近，4680電池的相關(guān)板塊開始躁動不安。
去年9月，我們在特斯拉“電池日”發(fā)布后的第一時間，就發(fā)文解讀了4680電池的技術(shù)層面內(nèi)容。那么4680電池的最終量產(chǎn)將對動力電池格局帶來哪些影響，本文試圖以現(xiàn)有的信息為依據(jù)做下解讀，供各位參考。
01
不要神話特斯拉
作為新能源車的旗手，特斯拉堪稱話題之王，但凡涉及到特斯拉的話題，不少追隨者首先就站隊(duì)到特斯拉這邊。從Model 3國產(chǎn)化到Model Y降價(jià)，似乎市場都提前給結(jié)局做了定性。這不，最近特斯拉即將量產(chǎn)4680電池的消息再度成為熱議話題。
不可否認(rèn)特斯拉是新能源車的領(lǐng)頭者，不管是銷量還是其在三電系統(tǒng)、智能座艙、自動駕駛方面的技術(shù)能力都是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。
但是，很多時候，我們未免過于神話特斯拉了。
當(dāng)初特斯拉要進(jìn)入中國的時候，很多不明真相的群眾大呼鯊魚來了，擔(dān)憂本土品牌和造車新勢力的生存空間。如今看來，國內(nèi)車企和造車新勢力不僅活下來了，還活得很好，“蔚小理”的月銷量早已破萬輛，成為國內(nèi)智能電動品牌的中堅(jiān)力量。
除開主觀層面，馬斯克偏激進(jìn)甚至某些時候不靠譜的風(fēng)格也該讓市場先冷靜冷靜，不要急于給4680電池的成敗定調(diào)。對于動力電池的技術(shù)路線，特斯拉主導(dǎo)的圓柱電池并沒有成為主流，另外，馬斯克早前極力推崇的高鎳三元電池并沒有形成壓倒性優(yōu)勢，反倒磷酸鐵鋰卻備受追捧，連特斯拉自己也推出Model 3磷酸鐵鋰版本。
另外還有一些事例可以作為佐證。馬斯克曾多次在公開場合講到比特幣的價(jià)值，今年一月，特斯拉購買了價(jià)值15億美元的比特幣，到了3月份，馬斯克在推特上表示，特斯拉現(xiàn)在接受比特幣支付。因?yàn)樘厮估婉R斯克的熱度，本就處在風(fēng)口浪尖的比特幣又一次迎來價(jià)格飆升。
最終結(jié)果卻出乎預(yù)料，才過去兩個月，到了5月12日，馬斯克又“翻臉”說因?yàn)楸忍貛盘碾?，不符合可持續(xù)發(fā)展的理念，特斯拉將不再接受比特幣支付，招來比特幣大跌。
要知道特斯拉早已在第一季度出售了價(jià)值2.72億美元的比特幣，并且從中獲得了大約1.01億美元的利潤。馬斯克的這波操作跟其“鋼鐵俠”人設(shè)多少有點(diǎn)不符。我們再看下特斯拉今年一季報(bào)，其一季度的利潤為4.38億美元，同比去年增加了1600萬美元，其實(shí)特斯拉出售比特幣和電動車積分帶來收益就占了一大部分。
還有馬斯克信誓旦旦保證的L5級別的自動駕駛技術(shù)遲遲沒有推出，電動皮卡的上市時間也是一拖再拖。還有特斯拉車輛的做工方面也是時常被吐槽的，內(nèi)飾簡陋、做工粗糙、用料隨意早已不是新鮮事兒。雖然現(xiàn)在的Model Y有了很大改進(jìn)，但是跟國內(nèi)的同級別車比起來，還是遜色不少。
言歸正傳，回到4680電池這件事上，說到底特斯拉大圓柱電池的主要變化在于結(jié)構(gòu)創(chuàng)新(但也不要忽視電化創(chuàng)新層面為固態(tài)電池留下的伏筆)，4680電池和比亞迪的刀片電池是有很多共同點(diǎn)的，刀片電池相當(dāng)于把原來的方形電池做得更長，4680電池是把原來的“小個子”放大成“矮胖子”（限于底盤的高度空間，圓柱電池的高度受到限制）。
圖1：刀片電池和方形電池的尺寸對比，資料來源：網(wǎng)絡(luò)
理論上，圓柱電池可以做的更“胖”，單個電池的容量會更大（4680電池的體積就是2170電池的5.5倍左右）。但電池不是容量大就行，還要考慮制造難度、快充性能、散熱效果等方面，不然那整個底盤就是一個電池多好，特斯拉最近的選擇是46mm的直徑。
另外有人說4680電池的每千瓦時成本下降了14%，那特斯拉是不是還要繼續(xù)降價(jià)？其實(shí)電池做大之后電池包的PACK成本跟著下降是自然的。這好比是500ml的礦泉水換成2.5L的大瓶子裝了，自然瓶蓋、包裝盒等材料跟著減少。
值得注意的是，電池企業(yè)仍是電池創(chuàng)新的引領(lǐng)者，寧德時代早在2019年推出的CTP技術(shù)就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了零部件減少40%、能量密度提升15%的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。還有CTC技術(shù)，國內(nèi)多家企業(yè)早已開始布局。在筆者看來：對于4680圓柱電池的創(chuàng)新，可以積極樂觀，但不要因?yàn)樘厮估瓦^于亢奮。
圖2：特斯拉選擇46mm直徑作為2170圓柱電池的“升級版”，資料來源：特斯拉
不過，動力電池作為電動車做重要的部件之一，其每一個創(chuàng)新都值得重視。因此我們還是有必要詳細(xì)解析4860電池的創(chuàng)新之處。
02
4680電池背后的極限制造
【1】特斯拉的“無極耳”技術(shù)
單從生產(chǎn)制造角度，任何一家動力電池企業(yè)都可以把圓柱電池做大到46mm直徑，但是電池做大之后，快充和散熱等問題隨之而來，這才是真正讓人頭疼的，而這痛苦之源正是來自于極耳。
顧名思義，極耳就是電池正負(fù)極的“耳朵”，它是從電芯中將正負(fù)極引出來的金屬導(dǎo)電體，是電池在充放電時與外電路的接觸點(diǎn)。這個接觸點(diǎn)并不是我們看到的圓柱電池外表的那個銅片，而是電池內(nèi)部的一種連接，通常它是和正負(fù)集流體（鋁箔、銅箔）焊接在一塊的。
圖3：鋰電池極耳示意圖，資料來源：網(wǎng)絡(luò)
具體到電池充放電過程，電子是在橫穿整個電芯之后到達(dá)與電芯集流體焊接的極耳，再通過外部導(dǎo)線到達(dá)另一極。在電池工作中，電子的流動極易導(dǎo)致極耳焊接接處局部熱量過大，加之接觸點(diǎn)小，沒有足夠散熱空間，這一直是電池安全的瓶頸，當(dāng)前的快充也受制于極耳。
其實(shí)電池企業(yè)都知道圓柱電池要往大型化發(fā)展，但圓柱電池做大之后，電子需要橫穿的距離變長大，電阻也會隨著距離的增加而增大，上述提到的發(fā)熱問題反而變得更為嚴(yán)重。
圖4：鋰電池內(nèi)部示意圖，資料來源：錦緞研究院
那么，特斯拉是采用什么“黑科技”來解決這個問題呢？路徑無非就是縮短距離，增加接觸面。特斯拉計(jì)劃通過改變極耳結(jié)構(gòu)，讓電子直接在電芯集流體和蓋板、殼體之間傳導(dǎo)，縮短了電子在內(nèi)部的傳輸距離，同時極耳的接觸方式也從點(diǎn)接觸變成面接觸，大大增加了散熱面積。
講到這里，4680的無極耳技術(shù)的基本原理已經(jīng)清晰，所謂的無極耳其實(shí)是全極耳，這不過是馬斯克的文字游戲。而這個技術(shù)，也是4680大圓柱電池最大的變化之一，值得敲黑板。
圖5：特斯拉全極耳技術(shù)，資料來源：錦鍛研究院
值得一提的是，寧德時代的“前身”消費(fèi)鋰電池龍頭ATL早在2015年就有鋰電池多極耳專利技術(shù)降低電池內(nèi)阻。
這個全極耳/無極耳技術(shù)，也是4680電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)最大的變化，能有效解決當(dāng)前快充發(fā)熱的難題。但隨之而來的，就是其制造難度同樣成倍提高了，電池企業(yè)需要用激光將極耳焊接，實(shí)際生產(chǎn)中對制造能力和設(shè)備要求極高。
截止目前，特斯拉也沒有完全解決極耳加工的良率上問題，這也是為什么宣傳的量產(chǎn)時間要等到2022年了。
對于全極耳技術(shù)，另外的一層意義可能在于，當(dāng)圓柱電池做成全極耳后，其柱體繞制過程不需要頻繁的啟動停止（當(dāng)電池在生產(chǎn)系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)時，它必須實(shí)時停止的極耳的位置上），可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的流水線生產(chǎn)，這將顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
圖6：圓柱電池生產(chǎn)過程，資料來源：特斯拉
【2】電極干法工藝
正常電池生產(chǎn)的濕法工藝是將電級材料與溶劑、水等混合成漿料，再涂在鋁箔、銅箔上面，經(jīng)過數(shù)十米的烘干設(shè)備后再壓實(shí)成需要的厚度。而特斯拉的干法工藝是直接把材料干混，不經(jīng)過溶劑混合，然后將混合好的粉末壓在金屬泊上面，好處就是省去了烘干和溶劑回收流程。干濕法的切換，對于熟悉工業(yè)制造的朋友，應(yīng)該都不陌生。
不過上述看起來簡單的事情要完成卻非常難，干混如何達(dá)到材料均勻性，壓實(shí)后如何確保附著度，這些對工藝、設(shè)備都是嚴(yán)峻考驗(yàn)。如果這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其流程的簡化讓4680電池的制造成本和環(huán)保成本都減小了，同時工廠的初始投資成本和占地成本也相應(yīng)減少（烘干產(chǎn)線長達(dá)數(shù)十米），將有利于新能源汽車行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，這種創(chuàng)新確實(shí)是值得肯定的。
事實(shí)上，特斯拉早前也一直無法實(shí)現(xiàn)干法制造工藝，直到特斯拉在2019年溢價(jià)收購了超級電容公司Maxwell。馬斯克的目的很明確，就是看中這家公司的知識產(chǎn)權(quán)。這同樣印證了我們開篇所談的，不要神話特斯拉，飯要一口一口的吃。
圖7：干電池涂層工藝，資料來源：國信證券
03
松下的東山再起，不能單壓4680電池
【1】技術(shù)進(jìn)步有望帶來圓柱電池的復(fù)興
回顧我國動力電池的發(fā)展，最開始是磷酸鐵鋰的天下，那幾年專攻磷酸鐵鋰的比亞迪曾是國內(nèi)動力電池的帶頭大哥，后來由于政策等因素三元電池強(qiáng)勢崛起，直接把磷酸鐵鋰按在地上摩擦。在大家覺得磷酸鐵鋰要熄火的時候，磷酸鐵鋰奇跡般逆襲了，其裝機(jī)占比從2020年2月的13%躍升至今年9月的60.8%，至今已連續(xù)數(shù)月超過三元材料。
磷酸鐵鋰之所以能回潮，應(yīng)該歸功于寧德時代CTP和比亞迪刀片電池帶來的技術(shù)進(jìn)步，讓低能量密度的磷酸鐵鋰重回生機(jī)。畢竟磷酸鐵鋰的安全性和低成本早已為人所知，這些只是加速了回潮的過程。
從2019年至今的兩年時間，CTP技術(shù)、刀片電池、鈉離子電池、4680圓柱電池相繼面世。在大家覺得某條路線走不通的時候，動力電池企業(yè)一次次的極限制造突破和材料體系創(chuàng)新讓難以置信的事情成為理所當(dāng)然。
試問半導(dǎo)體行業(yè)的摩爾定律為什么一直有效，不是因?yàn)樗旧硎莻€規(guī)律，而是整個產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的共同努力讓摩爾定律一直得以有效。
所以我們還是應(yīng)該積極樂觀看待動力電池的技術(shù)發(fā)展，不同場景之下，每一種技術(shù)路線都會有其用武之地。三元材料有突破的時候，唱衰磷酸鐵鋰；磷酸鐵鋰回潮的時候，又過度捧磷酸鐵鋰，這種武斷的二元論對于錯綜復(fù)雜的鋰電池行業(yè)顯然是行不通的。
現(xiàn)在很多投資者都習(xí)慣性的把4680電池和高鎳三元材料放在一起討論，其實(shí)磷酸鐵鋰和4680電池也是不錯的搭配，我們也將會關(guān)注這方面的變化。
圖8：動力電池裝機(jī)量變化趨勢，資料來源：公司公告
映射到圓柱電池上面，在主流車企幾乎均選擇方形或軟包方案的背景下，逐漸沒落的圓柱電池有希望憑借4680方案的實(shí)現(xiàn)迎來第二春。如今，海內(nèi)外的主流動力電池企業(yè)正在加快布局4680圓柱電池的建設(shè)腳步，提前搶占技術(shù)高地。
圖9：部分布局4680圓柱電池的企業(yè)，資料來源：浙商證券
【2】昔日鋰電龍頭注定遲暮
在《全球鋰電軍備競賽：寧德時代和它的海外競爭對手們》文中，我們詳細(xì)解讀了松下電池的現(xiàn)狀。昔日的鋰電老前輩雖然技術(shù)沒得說，但商業(yè)模式的失敗導(dǎo)致其被一個又一個后輩超越。這次背靠4680電池，不少人看好松下將東山再起，甚至還會威脅到寧德的地位。
據(jù)松下透露，其在技術(shù)上基本已準(zhǔn)備好量產(chǎn)特斯拉4680電池，目前正在日本打造一條產(chǎn)線并進(jìn)行試產(chǎn)，為量產(chǎn)做準(zhǔn)備。當(dāng)年松下憑借特斯拉的圓柱電池訂單一舉成為動力電池老大，這次特斯拉又首先找松下合作，松下真能靠著4680電池回歸嗎？
在我們看來，這件事還要打個大大的問號。
從18650到2170，松下一直和特斯拉緊密合作，其制造經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲備豐富，特斯拉自然優(yōu)先跟松下合作。但是由于極耳激光焊接的難度極高，光靠制造經(jīng)驗(yàn)還不夠，結(jié)果就是現(xiàn)在松下的良率還是不到70%，據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，當(dāng)前特斯拉的激光焊接研發(fā)靠其收購的公司在突破，目前離品質(zhì)化量產(chǎn)的要求還有不小的差距，由此可見松下的先發(fā)優(yōu)勢并未形成領(lǐng)先優(yōu)勢，形勢依然不容過度樂觀。
另一方面，國內(nèi)的動力電池企業(yè)和韓國的LG、SK等都在加快布局4680圓柱電池，如果松下不能保住4680電池在特斯拉的主供地位，其全球份額可能還要繼續(xù)下降。
對松下更為不利的是，已經(jīng)有不少消息傳出特斯拉將在中國建立另一家超級工廠，卻不是松下的大本營日本，更不是韓國。馬斯克的意圖已經(jīng)很明顯了，就是要把更多的動力電池產(chǎn)業(yè)鏈放到國內(nèi)，電池上面賺不到錢的韓國LG已經(jīng)主動把供應(yīng)鏈往中國轉(zhuǎn)移，國內(nèi)的動力電池產(chǎn)業(yè)鏈有望更上一層樓。最合乎邏輯的推演是：在4680，松下栽樹，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈摘果子。
當(dāng)年國家把特斯拉引入中國，并給予較大政策優(yōu)惠，實(shí)際上早已考慮到了中國的動力電池技術(shù)的自主可控，引進(jìn)特斯拉為的就是強(qiáng)者恒強(qiáng)。所以我們不必太過擔(dān)心4680電池會給國內(nèi)的動力電池企業(yè)帶來顛覆式?jīng)_擊，那些唱空的聲音該歇歇了。
04
國內(nèi)二線玩家的新戰(zhàn)場
【1】二線玩家的曙光初現(xiàn)
回到國內(nèi)市場，當(dāng)下我國動力電池格局是寧德時代一家獨(dú)大，剩余眾多二線企業(yè)除了奮起直追別無他法，這次4680圓柱電池可算為二線企業(yè)打開了新的大門。論方形電池，二線玩家確實(shí)很難與寧德正面競爭，但換到圓柱電池，大家差不多是相同的起跑線，所以誰能在圓柱電池勝出，還尚無定論。
我們在《寧德時代陰影下的動力電池生死競賽》文中分析了二線動力電池企業(yè)另辟蹊徑，尋找不同出入的策略?，F(xiàn)在難得有圓柱電池這樣的新戰(zhàn)場，二線玩家紛紛摩拳擦掌，準(zhǔn)備大干一場。
這隊(duì)伍中的積極份子當(dāng)屬億緯鋰能（SZ：300014），11月5日，億緯鋰能公告稱，公司子公司湖北億緯動力有限公司擬與荊門高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會簽訂《合同書》，將在荊門高新區(qū)投資建設(shè)20GWh乘用車用大圓柱電池生產(chǎn)線，在這個時點(diǎn)，億緯鋰能大概率就是奔著4680電池去的。
更有意思的是，早在上半年的4月30日，億緯鋰能就與StoreDot公司簽訂了《電動汽車戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》。而后者在9月2日宣布已開發(fā)出了可以在10分鐘內(nèi)充滿電的4680圓柱電池。不愧是《“風(fēng)口之王”億緯鋰能：兩年10倍后還有動能嗎？》文中所總結(jié)的熱點(diǎn)狂魔，4680型動力電池已經(jīng)成為其新瞄準(zhǔn)的熱點(diǎn)。
當(dāng)然億緯鋰能本來就有技術(shù)儲備，不是單純追熱點(diǎn)。早在2017年6月，億緯鋰能就新建了4條兼容18650和21700電池并年產(chǎn)3.5GWh的圓柱電池生產(chǎn)線。
除了億緯鋰能，國內(nèi)還有比克電池、蜂巢能源等都在發(fā)力4680電池，“鐵王座”上的寧德時代，以及來勢洶洶的億緯鋰能們，動力電池的好戲正在一幕幕上演。
【2】極限制造能力的比拼
在特斯拉2020年電池日上，馬斯克重點(diǎn)提及，為了加速電動車的發(fā)展，特斯拉必須生產(chǎn)更多價(jià)格實(shí)惠的電動車。
特斯拉從電池設(shè)計(jì)、制造工藝、材料體系等方面尋找降本的機(jī)會，如果這些創(chuàng)新都成為現(xiàn)實(shí)，特斯拉鋰電池的續(xù)航里程將增長54%，成本將下降56%，投資額度將下降69%。
圖10：特斯拉將采用4680、干電極、硅、CTC等方式實(shí)現(xiàn)降本，資料來源：特斯拉
要完成上述的創(chuàng)新，不論是制造工藝，還是高效自動化生產(chǎn)，都是考驗(yàn)極限制造能力。在之前的文章中，我們多次提到動力電池的創(chuàng)新主要來自于材料體系創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。在材料體系較難突破的今天，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新成為各大動力電池企業(yè)的競爭焦點(diǎn)，而結(jié)構(gòu)創(chuàng)新背后的推動力主要來自于極限制造能力。
從4680電池的創(chuàng)新點(diǎn)和量產(chǎn)難度上看，未來極限制造能力將成為動力電池企業(yè)制勝的關(guān)鍵因素之一。而制造能力，正是國內(nèi)制造業(yè)的拿手好戲。
05
砒霜與蜜糖
對于動力電池的任何變化，都不能掉以輕心，年初的刀片相信大家還記憶猶新。4680大圓柱，在不神話特斯拉的前提下，我們要用一個正確的方式來看待。
根據(jù)目前已經(jīng)披露的技術(shù)方面的信息，我們不難得到一個結(jié)論：由于4680電池主要是結(jié)構(gòu)層面的創(chuàng)新，不涉及底層技術(shù)的變革，所以設(shè)備和材料公司影響相對有限，跟2170相比，4680的生產(chǎn)工藝是基本一致，該用的材料都要用，這不像固態(tài)電池，直接把電解液、隔膜給干掉了。
【1】產(chǎn)業(yè)鏈變化
前文講到最大的變化，就是制造工藝。尤其是由于極耳焊接的變化，也就是激光焊接這一段，對焊接要求更高，將給激光焊接的相關(guān)企業(yè)帶來增量，比如聯(lián)贏激光（SH：688518）、大族激光（SZ：002008）、逸飛激光（未上市）等。
另外圓柱電池做大之后，其對電池的結(jié)構(gòu)件提出了更高的要求，電池外殼的加工工藝的難度變大了，需要更好的設(shè)備來卷邊，這方面是利好相關(guān)設(shè)備企業(yè)，比如寧波精達(dá)（SH：603088）、斯萊克（SZ：300382）。但科達(dá)利（SZ：002850）是利空還是利好，仍需未來產(chǎn)業(yè)鏈更多信息來確認(rèn)。
當(dāng)然可能也有因此受損的領(lǐng)域，比如電池?zé)峁芾怼Ｈ珮O耳結(jié)構(gòu)低內(nèi)阻、發(fā)熱少，不需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，并且采用大圓柱電池的電池包內(nèi)電池的數(shù)量相應(yīng)減少，所以電池包的熱管理會變得簡單，作為熱管理領(lǐng)域的龍頭，前期三花智控（SZ：002050）可能會受到影響。
【2】動力電池企業(yè)份額
除產(chǎn)業(yè)鏈配套公司外，大家最為關(guān)注的就是鋰電池玩家們份額的變化。前文也明確說到，對于掉隊(duì)的松下，4680不一定能扮演救命稻草的角色。
而由于4680強(qiáng)調(diào)極限制造能力，我們更加看好的還是國內(nèi)動力電池企業(yè)，特斯拉國內(nèi)二廠的建設(shè)無疑又增強(qiáng)了我們的信心。隨著特斯拉國產(chǎn)的深化，國內(nèi)動力電池企業(yè)的全球份額有望進(jìn)一步增大，對于4680這一新物種，國內(nèi)的動力電池企業(yè)們，又將開啟新一輪的較量。
最后，我們還想說的是，羅馬不是一天建成的，尤其是對于動力電池這一龐大冗長的產(chǎn)業(yè)鏈來說，一項(xiàng)技術(shù)從提出到試產(chǎn)再到真正的量產(chǎn)需要足夠的時間來試錯和驗(yàn)證。我們將會持續(xù)跟蹤4680電池的最新動態(tài)，呈現(xiàn)更多有價(jià)值的分析。
