コスト面で大きな利点があり、かつてはテスラが4680大型円筒形バッテリーを発売する原動力となった。
テスラは2020年9月に4680バッテリーを初めて発表した際、将来的には材料、バッテリーセル設計、プロセスの最適化、製造効率、パック設計における総合的な革新に基づき、大型円筒形バッテリーが56％のコスト削減をもたらすと指摘した。
乾式電極技術の応用、円筒形電池の効率的な生産効率、標準化されたサイズによる大規模量産によるコスト削減の可能性、フルタブ技術による全面的な性能向上により、46シリーズの大型円筒形電池は世界中で広く普及し、発売されるとすぐにトップクラスになりました。
しかし、4年経った今でも、この大型円筒形バッテリーは量産ライン上に残っています。 期待していたコスト削減目標を達成できなかっただけでなく、現在主流の角型電池製造技術よりもさらに困難でコストもかかります。
今年5月、テスラは4680バッテリー部門に対して厳しい声明を出した。「年末までにコスト削減目標を達成できない場合、テスラは4680プロジェクトを断念する可能性がある」。
ここで指摘しておかなければならないのは、今回のコスト削減目標は2020年に提案された56%のコスト削減ではなく、パナソニックやLGエナジーソリューションなどのサプライヤーから購入する同様のバッテリーよりも安くすることだということだ。明らかに、テスラはコスト削減目標についても妥協している。
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業界トップのストリームから空中城まで
テスラが2020年に4680バッテリーをリリースして以来、特にタブフリー（フルタブ）やドライ電極などの革新的な技術の登場により、大型円筒形バッテリーは徐々にバッテリー企業が競争して開発する技術ルートになり、2021年から2023年にかけて業界で認められたトップアウトレットになりました。 2021年から2023年のほぼ毎年が、大型円筒形バッテリーの量産元年と定義されています。
しかし、46シリーズの大型円筒形バッテリーは革新的な構造設計を採用しており、 フルイヤー成形、平坦化、フルイヤーとコレクタープレートまたはシェルのレーザー溶接、開口部の形成、カバープレートのレーザー溶接などのプロセスを追加します。 新しい設計構造は、プロセス、製造、一貫性に大きな課題をもたらします。これまで、大型円筒形電池生産ラインの歩留まりは、多くの企業が克服しなければならないハードルとなってきました。
例えば、46シリーズの円筒形バッテリーはタブフリー設計を採用しており、バッテリーの切断やレーザー溶接などのプロセスステップが大きく異なります。プロセスは非常に複雑で、設備の精度と効率に対する要求も高くなります。
製造レベルでは、大型円筒形電池の場合、タブ処理方法がフルタブなのか、ダイカットタブなのか、ベベルタブなのかなど、まだ不確実な点があります。 加工技術には、平坦化やプレス加工などがあり、集電板とポール、集電板とシェル/底カバーの溶接もさらに難しい問題です。
実際、46シリーズの大型円筒形電池を業界にもたらしたテスラは、ここ数年、キーテクノロジーの研究開発とエンジニアリングの最適化を繰り返し磨いてきました。メディアの報道によると、今年6月現在、ほぼ4年間で、テキサス州オースティンのテスラのスーパーファクトリーは、4680大型円筒形電池を5000万個しか生産していません。そのうち、約4000万個の4680電池は過去1年間に生産されました。テスラはまた、キーテクノロジーの研究開発、プロセスの最適化、生産ラインの歩留まり向上にも長い時間を費やしてきました。
注目すべきは、現段階では、プロセス、歩留まり、性能の向上が難しいため、世界のバッテリー企業を見ると、各社の生産量は依然として比較的限られており、大型円筒形バッテリーはコストと性能の面で競争上の優位性を発揮していないことです。
それだけでなく、21700シリーズから46シリーズの円筒形電池への材料費の高騰により、46シリーズの円筒形電池のコスト削減も困難になっています。
大型円筒形電池に使用される鋼殻と底蓋の材料を例にとると、現在のニッケルメッキ鋼材は導電性、内部抵抗、溶接性などに比較的優位性があり、耐腐食性の面でも比較的要求を満たすことができますが、この材料は基本的に海外から輸入されています。従来の21700円筒形電池と比較して、4680円筒形電池に使用されるニッケルメッキ鋼殻のコストは8～10倍に増加しています。 広州東勢創展エネルギーテクノロジー株式会社ゼネラルマネージャー徐涛氏は、 バッテリー・チャイナに語った。
当初、大型円筒形バッテリーは、その優れた効率性、安全性、製造性からコスト削減の手段として捉えられ、テスラ、BMW、GM、ポルシェ、NIOなど多くの自動車メーカーに支持されていました。しかし、今日では、プロセス、製造、歩留まりのボトルネックを打破することが難しく、材料費も高騰しているため、国内市場のほとんどの自動車メーカーは円筒形バッテリーにそれほど熱心ではなくなりました。
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行き詰まりを打破するにはどうすればいいでしょうか?
2020年に大型円筒形電池が発売されてから4年が経ちました。各社は多額の研究開発資金と人材を投入してきましたが、46シリーズの電池（製造）プロセスには依然としてボトルネックがあり、量産された46円筒形電池セルのコストは依然として比較的高いです。徐涛氏は、 これは主に、業界が当初から46シリーズの円筒形バッテリーを車両にのみ適用することに重点を置いていたためです。 、車載向けです。車両はバッテリー品質に対する要求が非常に高く、開発検証サイクルが比較的長いため、初期段階では大規模な円筒形生産が小規模で、多くの問題が比較的ゆっくりと明らかになり、プロセスと歩留まりを破るのに長い時間がかかります。
大規模量産がないため、大型円筒形電池のすべての問題を短期間で完全に明らかにすることはできず、中小規模の生産ラインでは多くのプロセス問題が引き続き発生しています。電池会社と自動車会社は、それらを繰り返し検証して解決する必要があります。
徐涛氏は、大型円筒形電池の技術とプロセスの成熟、および歩留まりの急速な向上を実現するためには、業界全体が大型円筒形電池の量産に十分な規模と量を確保し、すべての潜在的な問題をできるだけ早く明らかにし、その後、産業チェーンの協力を得て、比較的短期間で関連技術、プロセス、製造上の困難を突破し、大型円筒形電池の急速なコスト削減と性能向上を真に実現する必要があると考えています。
大型円筒形電池の高品質要求と完成車の生産ラインへの巨額の投資と比較すると、徐涛氏は、 大型円筒形電池の開発は、必ずしも車載用を目的としたものではなく、長期エネルギー貯蔵など車載以外の用途にも大いに活用できる余地がある。 . 高い安全性、高容量、柔軟なグループ化、リサイクルなど、車両搭載品質要件とは異なる分野で大型円筒形電池の利点を活用し、46シリーズ円筒形電池の大規模量産を先導します。 このプロセスで、大型円筒形電池の問題点が完全に明らかになり、解決策が徐々に見つかり、完成車の品質にフィードバックされます。 これは、大型円筒形電池技術の成熟とコスト最適化に大きく役立つと信じています。
バッテリー Chinaによると、イブ エネルギー、鵬慧 エネルギー、ハイチェン エネルギー ストレージ、シノ-ベルギーの 新しい エネルギー、航空宇宙 リチウム バッテリー、麗華 力 Supplyなどのバッテリー企業が、エネルギー貯蔵市場に適した大型円筒形リン酸鉄リチウムバッテリーを研究または発売している。
最近、メディアはテスラが乾式電極プロセスを習得し、年末までに乾式電極を全面的に採用した4680バッテリーを量産・導入する予定であると報じた。乾式電極によってもたらされる設備と生産材料の削減により、46シリーズの大型円筒形バッテリーのコストが下がると予想される。
材料費削減に関しては、徐涛氏は次のように述べた。 現在、大型円筒形電池の鋼殻材料は主に輸入品であり、コスト最適化の余地はほとんどありません。今後、関連材料が徐々に国産化されるにつれて、コストは30％～40％程度低下すると予想されます。 報道によると、東世創展は1999年から日本の日本製鉄と提携し、電池鋼殻用特殊材料の開発、生産、加工、販売を行っている。円筒形電池鋼殻材料の分野では、同社は長年にわたり国内の多くの大手電池企業と深く協力し、電池鋼殻材料業界の発展をリードしてきた。現在、同社は円筒形電池用のハイエンド材料の研究開発とコスト最適化ソリューションの構築を加速し、継続的に改善している。
今後、より多くの分野で大規模量産が開始され、電池産業チェーン内の企業が協力して関連プロセスと歩留まりの問題点を継続的に打破するにつれて、大型円筒形電池の大規模量産と設置がすぐに実現すると予測されます。
華泰証券の調査レポートでは、2027年までに世界の大型円筒形電池の設置容量は429GWhに達し、市場規模は2144.8億元、2023年から2027年までの年平均成長率は110.7%になると予測されています。大型円筒形電池はエネルギー貯蔵やその他の電力市場で使用されるため、究極の性能、究極の安全性、究極の生産効率を備えた大型円筒形電池は、究極のコストでより多くの市場シェアを獲得することができます。