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特斯拉第三代4680已开始量产
Date: 2024/1/5 13:31:43
未来5-10年，新能源电池行业将呈现“一大支柱、两大应用场景、多元化技术线路”的发展特征。动力锂电池仍将主导新能源电池产业，并加速乘用场景落地。随着技术的日趋成熟，量产后成本下降，优势逐步凸显。但随着技术迭代，多元化电池技术会得到综合发展。
在此背景下，2023年4月、2022年7月、2021年11月及2019年6月，恒进展览已成功举办四届宁德国际新能源电池与智造技术产业大会，在行业界引起了强烈的反响。今年，第五届宁德国际新能源电池与智造技术产业大会将于3月27-28日举办，大会涵盖未来电池技术发展、数字科技&电芯智造技术、数字科技&电池装配智造技术、电池壳体成型与智造技术、电管理与安全测试技术 、电池涂胶工艺与设备选型技术、UV喷涂技术发展7大主题专场论坛。
预计将吸引来自380+汽车主机厂及电池生产厂家的研发、生产工程技术人员，200+一二级原始设备供应商2500+核心决策人注册参会。参会人员涵盖整个行业上下游产业链主流企业，蕴藏巨大的商务机会。会+微型展的形式为行业提供整合营销解决方案，打造高效商务平台。
结合国外自媒体 Joe Tegtmeyer 收集的特斯拉德州工厂影像资料和工厂技术人员的爆料内容，及Limiting Factor 和才神道渠道获得信息，现已确信，特斯拉第三代4680电芯已经研制成功，现在已经进入低速量产阶段。技术细节包括正极开始使用9系高镍，负极沿用高容量天然石墨。电解液部分，特斯拉注册了一个PDO电解液的添加剂技术，很可能在第三代4680中使用。壳体部分或沿用当下的焊接封装技术，但结构后续还有变化，因为才神道在拆解1.5代特斯拉焊接后盖4680的过程中，发现了一些问题，后面我们有阐述。目前，才神道测得特斯拉1.5代4680的能量密度是242.7Wh/kg。据说Cybertruck使用的所谓二代电芯能量密度为268Wh/kg，较1.5代正好有10%的提升。如果第三代较第二代有10-20%能量密度提升的话，那应该就可以达到294.8～321.6Wh/kg左右。根据才神道分析的国内46系电芯的材料发现，目前国内电池企业的主流材料都是高镍9系+硅氧石墨体系，能量密度都在280Wh/kg左右。因此，才神道预测：特斯拉的三代电芯能量密度将在280～290Wh/kg之间。特斯拉之前采用的正极材料是NCM811（我们测得两个版本的特斯拉4680正极材料都为8系的NCMA）。而这次特斯拉的三代电芯将采用NCM955。而且，特斯拉还在2023年底测试了NCM973。这个测试的主要目的可能是为了进一步减少钴金属的使用，从5%下降到3%。当然，这样做也进一步降低了成本。我们判断，正极配方的更换可能会影响量产的效率。但据可靠消息，特斯拉的第三代4680已经在加州的弗洛蒙德实验成功了。这就是为什么，弗洛蒙德的实验线在去年11月份要关停三个月进行升级的原因（因为，第三代4680也验证成熟，是时候更换装备为下一代更先进的电芯研发做必要的升级了）。下图是正在德州工厂西北角施工的关系到正极材料更新的设施和设备。这部分，才神道可以说对特斯拉的大胆创新充满了敬畏。首先，特斯拉在第三代电芯将继续沿用天然石墨配方。我们从特斯拉获得的负极材料干法混料都是美国本土企业生产的（需要的联系我们）。这就意味着，特斯拉已经在负极材料方面完成了“国产化”替代。其次，特斯拉在第三代4680上将采用双干法，其量产能力达到了50米/分钟的水平，幅宽是1.6米。基于这一判断的原因还有，特斯拉将率先采用电极层压技术。那么什么是层压技术呢？就是正负极的铜箔或铝箔的两面厚度不同。为什么要让正反面的厚度不同，Shirley meng 猜测，这可能是为了保证正负极卷绕过程中外侧电极层内聚力不均的问题。从图上，我们可以很容易看出负极是向下弯曲的，就是说下面是内侧，上面是外侧。可以看出外侧的电极因为拉伸，开裂已经比较严重。才神道认为，这个层压技术就是为了解决这个问题而诞生的。既然都使用了层压技术，那基本可以判定，第三代4680将使用正负极双干法。才神道和恒进展览合作的《46大圆柱和干法技术论坛及展会》将在3月28日宁德和7月3日上海举行。在3月底的预备会上，才神道将公布两年来我们追踪特斯拉和国内大圆柱电芯拆解和干法工艺的研究成果，欢迎大家参会交流。另外，在聊聊特斯拉4680第三代电芯在结构上可能有那些变化。在特斯拉的1.5代电芯上，我们能看得出来，在负极极耳和后盖之间的焊接、防爆线里面的内环，以及爆珠结构上的矛盾。基于这个问题，才神道认为特斯拉在二代电芯上可能会有所改进，但不一定很彻底。不过，从墩封到焊接结构的改变，及负极集流体和后盖密封垫的减少确实为电芯节约了11.8克的重量。就如同特斯拉在专利中提到的一样，这样的焊接结构会节约空间并减轻重量。这一点，特斯拉在1.5代这个版本的电芯中的确做到了。至于说壳体和Pack全封胶的关系，就如才神道在之前文章中提到的那样。特斯拉壳体变薄，采用预镀镍工艺，这完全是基于其全灌胶的设计而设计的。当然，目前看，全灌胶如果有瑕疵，灌不满，留下空洞，就会造成电芯外壳和空气接触，产生壳体生锈的毛病。这个问题是需要特斯拉后续新的技术去解决的，不然，这样的腐蚀会影响车辆电池包寿命和性能的。当然也有漏液起火的风险。最后一点，要说说特斯拉刚刚注册成功的PDO电解液添加剂专利。https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/ac6831/meta文献提到，电解液添加剂作为电解液中所占比例很小的成分，但对锂离子电池的性能影响却很大。文献通过试验证实：具有 2%PDO+ 1%LFO 的 NMC811 电池优于其他含 PDO 的电池。基于PDO的混合物被证实在镍含量较高的电池中更有前途。也就是说，PDO可以成为高镍电池的有用添加剂。当然，才神道还没有认真研究特斯拉的这篇文献。这个我们会留到周六晚八点的直播节目中为大家解析。据Joe的推文提到，特斯拉现在正在全力提升德州工厂的4条量产线产能，而且已经到了最后阶段。
另外，特斯拉正在扩建另外四条4680产线，预计2024年下半年可以交付使用。同时，同在德州工厂的正极车间施工和设备安装已接近尾声，预计2024年的上半年开始小试和中试。当然，结合马斯克对阿根廷锂矿的收购，特斯拉将完成从采矿、精炼、电池正极材料加工、正极极片生产和电池、电池包量产的供应链闭环。如果哪一天特斯拉收购一些石墨或者纳米硅材料的企业，大家应该不会奇怪，因为马斯克这调性，肯定是要完成电池到电动车的全链条闭环布局的。Battery Tech Expo 2024 上海国际电池技术与制造装备展是AMTS 2024主题展之一，将于2024年7月3-5日在上海新国际博览中心举办。展会依托于上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会（AMTS）在汽车研发、设计、制造前端市场20年的人气和产业资源积累，专注于动力电池产品研发设计、生产制造技术与装备，打造动力电池产业一站式交流平台！观众来自于国内乘用车、商用车、特种车等产品开发工程研究院、技术中心工程技术人员，以及动力电池研发制造企业工程技术人员。展示范围包含：单体电池（磷酸铁锂、三元锂电、钠离子）、电池壳体，动力电池模组PACK，模组PACK配件（结构件、电池托盘、电池上盖板、电池线束），氢燃料电堆、燃料电池系统及配件，电池制造技术与检测设备，智能工厂规划与产线设计安装等。
