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一、革新电芯格局的4680电池
随着特斯拉的创新步伐，第三代电芯技术4680电芯于2020年9月22日正式亮相。它的直径扩大至46mm，高度为80mm，这一革新设计带来了前所未有的优势。与传统的2170电芯相比，其容量提升了惊人的五倍，续航提升了约一成半，而其功率更是跃升六倍。这一系列革新性变革预示着动力电池的未来方向。
（一）补贴退坡背景下，性价比成为市场主导力量
面对我国新能源汽车补贴政策的退坡趋势，性价比成为了市场的关键考量因素。随着补贴政策的逐渐减弱，动力电池的降本效应更显重要。作为电动车的重要组成部分，动力电池成本占据了近四成的份额，对电动车的整体成本控制起着决定性作用。在这一背景下，电池技术的创新成为了各大车企关注的焦点。而锂离子电池价格的持续下滑，也为电动车的普及提供了有力支持。根据相关数据，锂离子电池组价格从2014年到2021年下降了77.6%，显示出技术的飞速进步和市场需求的日益增长。为了降低制造成本，电池技术的优化、工艺改进以及能量密度的提升成为了关键路径。通过多方面的努力，电池成本不断下降，也为电动车的普及打下了坚实基础。
回顾历史，政策对于电池行业的发展起到了重要的推动作用。白名单补贴政策推动了方形电池的占比提升，而圆柱电池则在动力市场重新站稳脚跟。随着海外市场的开拓，尤其是欧洲电动车渗透率的提升，LG等软包电池企业也在海外市场取得了显著的成绩。随着技术的进步和市场的变化，圆柱电池凭借其标准化生产和成本优势重新进入动力市场，展现出强大的市场竞争力。松下的圆柱电池在国产特斯拉model 3等车型的带动下，在国内动力电池出货量上取得了显著提升。这一切都预示着电池行业的激烈竞争和不断的技术创新。
（二）4680电芯：技术与成本的双重优势
4680电芯的设计理念和制造流程都展现出了强大的优势。仅从外形尺寸的变化来看，其每千瓦时的成本较2170降低了近五分之一。单个电芯的电量随着体积的增大而大幅提升，而外壳的用料增加相对较少。这一设计不仅提高了电芯的电量密度，还降低了组装时间，提高了成组效率，进一步凸显了其成本优势。通过换用硅碳负极材料，能量密度也得到了显著提升。这一切都预示着4680电芯在市场上的巨大潜力。
干电池电极的四大优势
干电池电极以其出色的性能特点，在现代电池领域中独树一帜。其高能能量密度是一大亮点，超过300Wh/kg，并且有望在未来达到更高的能量密度。这一显著优势让干电池电极在电池市场上备受瞩目。它还带来了电池寿命的延长，使得电池更为耐用。令人惊喜的是，它的成本也相对较低，产能密度增加了16倍，相较于湿电极技术，成本降低了10%-20%。干电池电极与当前行业趋势高度契合，既符合环保要求，又为未来技术的发展打下了坚实基础。
卷绕工艺的新突破
传统电池生产过程中，因为极耳的存在，生产需要频繁启动和停止。全新的4680全极耳技术，采用了卷绕工艺，实现了连续高速不间断生产。这一创新将制造速度提升至300ppm的高速水平，相较于传统的方形铝壳生产线的10-20ppm，这是一个巨大的飞跃。
高效的装配流程
特斯拉通过连续流水装配，大大提高了生产效率。其设计的一条产线产能高达20GWh，是原有产线的七倍之多。这一飞跃得益于与Grohmann和Hibar机器设计团队的紧密合作，将装配环节集成到一台机器上，减少了中间不必要的运输环节，大大提高了生产效率。
化成技术的革新
化成环节是电池生产中的关键步骤。通过提高化成效率，化成投资成本减少了86%，占地面积也大幅减少了75%。特斯拉采用的创新化成技术，可以同时对上千节电池进行充放电，这一创新大大提高了化成设备的成本效益和密度。
硅基负极与高镍正极的应用
负极材料采用硅基材料，不仅成本降低了5%，而且里程提高了20%。硅基负极的理论最高克容量高达4200mAh/g，是石墨的十倍以上，具有巨大的潜力。而高镍正极材料则兼顾了价格与能量密度，进一步优化了生产环节，成本降低了12%。
整车一体化的革新
Model 3的长续航版电池包由多个模块构成。而4680则采用了CTC技术，配合一体化压铸技术，实现了车身的轻量化，将电池单位成本降低了7%。这一创新不仅提高了电池的性能，还为车身设计带来了更多的可能性。
安全性的重视与升级
随着新能源汽车的普及，安全问题日益受到关注。市场监管总局已建立新能源汽车事故报告制度。而圆柱电池因其独特的优势，在安全性方面表现突出。4680的圆柱弧形表面设计，增强了周边隔热能力。同时采取顶部水冷和侧面水冷相结合的方式，提高了冷却效率。无极耳设计更是进一步提升了散热性能。
干电池电极、卷绕工艺、装配流程、化成技术、硅基负极、高镍正极以及整车一体化的革新，都展现了现代电池技术的飞速发展。而安全性作为新能源汽车的核心问题，也得到了持续的创新和提升。这一切都是为了给我们带来更好的产品体验，更安全的行驶保障。特斯拉推出的4680电芯，采用了全新的全极耳/无极耳设计方案，彻底改变了传统电池的构造。这一创新方案去除了从各层引出的金属极耳，直接通过导电材料连接电池两端，大大缩短了电流路径，从原先的250毫米锐减至仅50毫米。这一变革使得电流传导面积更大，阻抗大幅减小，使得大电流充放电过程中的温升得到有效控制。更值得一提的是，4680电芯的散热面积得到了显著提升，传热更为均匀，对于安全性要求极高的三元材料来说，这无疑是一种巨大的吸引力。
在补能焦虑不断加剧的当下，快充技术已成为电动汽车发展的必然趋势。而特斯拉的4680电芯在这方面也展现出了显著的优势。国内车企正在努力研发高压技术，以应对即将到来的快充时代。保时捷Taycan作为第一款量产的800V架构电动车，已经展示了高压技术的潜力。与此比亚迪、广汽埃安、华为等众多企业也在积极打造高压平台，计划推出基于800V高压技术的新车。
快充技术的研发离不开电池企业的贡献。为了提升电池的充电速度，各家企业都在各显神通。宁德时代、蜂巢能源等企业采用了一系列创新技术，如超电子网、各向同性技术等，以提高离子的传导速度和电荷交换速度。而广汽埃安则采用了石墨烯电池技术，搭建高效立体导电网络，提高电荷传递效率。
保时捷正在研发高性能电池，采用硅负极取代传统石墨负极，以获得更高的能量密度和快充性能。而4680电池则从材料体系、结构等方面全面提升快充能力。其全极耳/无极耳方案使得阻抗更小，电极倍率可提高4-5倍，更容易实现快充功能。这一创新方案与硅基负极、新型锂盐电解液等技术相结合，为电动车的充电速度带来了革命性的提升。
在这个大背景下，以色列初创电池企业StoreDot官宣已经生产出首款4680圆柱形电池，该电池充满电只需要十分钟，再次证明了4680电池的出色快充能力。随着技术的不断进步，我们期待电动车的充电时间能够进一步缩短，为车主带来更为便捷的使用体验。大势所趋：特斯拉等头部企业争相入局电池市场
随着电池技术的日新月异，特斯拉等领军企业纷纷涉足其中。让我们深入了解这一领域的动态。
一、电池厂商风采独展
在电池市场上，方形电池依旧占据主导地位。宁德时代作为方形电池的佼佼者，其CATL、比亚迪以及中航锂电等品牌更是市场中的佼佼者。而在主流动力电池生产商中，孚能科技独树一帜，坚持三元软包路线，为戴姆勒等知名企业提供动力电池。
值得一提的是，国产特斯拉的崛起带动了LG化学的圆柱电池市场占比。随着特斯拉4680大圆柱电池的推出，更多企业开始积极布局这一领域。预计未来几年，随着特斯拉的引领，更多车企将尝试应用该类产品。目前，特斯拉的试点产线良率已从去年的20%提升至70%-80%，并且已经开始了大规模的生产布局。除了特斯拉，其他厂商如松下、宁德等也在积极布局4680电池市场。
二、车企加速跟进
在车企方面，特斯拉无疑是圆柱电池的领军者。其海外车型基本采用圆柱电池，而国内高性能版则搭载的是2170方形电池，旨在降低成本。随着特斯拉对4680大圆柱电池的推广和应用，更多的车企也开始布局这一领域。除了特斯拉，宝马、戴姆勒、苹果等知名车企也在积极布局4680电池市场。其中，宝马已经开始招标4695三元大圆柱电池，预计在未来几年内推出样车并实现大规模生产。国内企业如江淮汽车、大众中国等也在与合作伙伴共同研发4680电池。随着技术的不断进步和市场的不断扩大，预计将有更多的车企加入到这一领域中来。
随着电池技术的不断进步和市场的不断扩大，特斯拉等头部企业争相入局电池市场已经成为大势所趋。从电池厂商到车企都在积极布局这一领域，未来的市场竞争将更加激烈。这也为行业带来了更多的机遇和挑战，让我们拭目以待吧！引领技术变革：4680电池的正极超高镍多元时代
一、适配度高，加快布局
随着电池技术的不断进步，4680电池作为新一代电池技术的代表，正在引领行业的技术变革。在正极材料方面，超高镍多元材料的应用成为其核心特点。受益于刀片电池及CTP技术的普及，铁锂电池因其成本低、安全性高等优势在市场上占据一席之地。在理论层面上，铁锂版的4680电池虽有其独特优势，但三元4680圆柱电池在降本和提升安全性方面的潜力更大。
三元材料由镍、钴、锰（或铝）组成，其中镍是关键活性物质。为提高能量密度和降低成本，减少钴含量、增加镍含量已成为行业趋势。高镍三元材料继续向超高镍化发展，从NCM8系、NCA8系向NCM9系、NCMA等发展。NCMA四元材料作为目前两大主流高镍材料的混合体，通过Al的加入，不仅提高了镍含量，还兼顾了降本和材料稳定性。其循环性能明显优于NCM和NCA，显示出超高镍材料的巨大潜力。
根据各家电池厂的布局，4680电池正极材料以超高镍方向为主，不同企业选择的体系各异。特斯拉选用NCM91，LG则采用NCMA。国内企业如宁德时代、亿纬锂能等预计将使用NCM高镍体系，而松下、SDI则可能采用NCA高镍体系。
二、生产工艺升级
高镍体系带来超高能量密度的也对生产工艺提出了更高的要求。在前驱体工艺方面，氢氧化物共沉淀法被广泛应用。对于超高镍材料，酸碱度控制更为严格，需要更高浓度的氨水作为络合剂。超高镍体系正极工艺流程复杂，包括混合、煅烧、粉碎、洗涤、干燥、筛分等多个步骤。
高镍三元材料的制造过程与普通三元材料不同，主要体现在其氧化性强，需要包覆抑制电解液对活性物质的侵蚀；为满足能量密度和充放电倍率的要求，使用氢氧化锂作为锂源。
随着高镍材料占比的不断增加，其竞争格局也日趋集中。国内高镍正极市场CR5达到86.4%，显示出头部企业的领先地位。
在全球三元材料产量持续增长的背景下，高工锂电数据显示，2021年国内三元材料总产量同比增长近九成，全球产量也有显著增长。真锂研究数据显示，8系以上高镍材料占比达到39.5%，显示出市场对高镍材料的强烈需求。
4680电池引领的技术变革中，正极超高镍多元材料的应用是关键。其在提高能量密度、降低成本的也对生产工艺提出了更高的要求。随着市场的不断发展，高镍材料的占比将持续增加，为电池行业带来更大的发展空间。由于氢氧化锂具有较低烧结温度的特点，它有助于减少阳离子混排现象，从而提高电池的循环稳定性。在合成高镍三元正极材料时，Ni+在高温固相反应中的不稳定性使得理想的合成变得困难，因此需要在纯氧环境中进行烧结以减少阳离子混排概率和杂相生成的可能性。由于镍含量越高，Li/Ni混排的可能性就越大，因此需要选择较低的煅烧温度。这一过程中的煅烧时间长、耗电量大，并且对于设备的要求主要集中在烧结环节，尤其是在一烧过程中，需要更长时间来完成混料、烧结和破碎等环节。设备的除湿、磁控和密封性能至关重要。为了控制杂相生成，材料的包装需要在真空或氮气氛围下进行，全程严格控制湿度在10%以下。为了满足高镍正极材料对设备密封性和耐腐蚀性的高要求，高速混合机被引入作为混合设备替代球磨机。高速混合机的密封性要求高，同时在整个工作环境中的湿度控制也是关键。在装钵工序中，匣钵的质量要求高，其对设备的密封性和耐腐蚀性要求更高。窑炉整条产线也需要具备高密封性、耐碱耐氧腐蚀等特点。在高镍三元产线中，辊道窑因其高效率和低“拱窑”现象的风险而被广泛使用。对于负极硅基材料而言，随着石墨负极潜力的挖掘接近极限，下一代高能量密度锂离子电池负极材料的需求日益凸显。硅基负极因其高理论容量和丰富的储量而备受关注。硅基负极的引入不仅可以提高锂离子电池的质量能量密度和体积能量密度，而且通过解决枝晶问题提升了电池的安全性。近年来，硅基负极材料的出货量呈现出快速增长的态势，这背后既源于电动工具和智能家居锂电池市场的增长，也源于动力电池领域对高容量、高倍率锂电池的需求增加。特别是在特斯拉等车企的推动下，硅基负极材料的需求更加旺盛。随着4680大圆柱电池的规模化量产以及硅基负极产业链的扩产提速，硅基负极材料将进入爆发式增长通道。预计到2025年，全球电池市场将迎来前所未有的繁荣景象。据预测分析，全球电池装机量将达到惊人的2500GWh。在这一浪潮中，硅基负极材料，特别是在三元电池领域的应用，正逐渐崭露头角。其渗透率预计将达到25%，市场空间更是高达惊人的数十亿级别。尤其值得关注的是SiOx和石墨负极材料，它们的克容量分别约为1500mAh/g和350mAh/g。当SiOx含量控制在关键的11%-20%范围内时，我们可以清晰地看到硅基负极的巨大市场潜力。
在电池技术领域中，硅基负极材料面临的一个重大挑战是体积的剧烈变化。相较于传统的石墨负极，硅锂合金的体积变化更为显著，最大膨胀率甚至可以达到惊人的320%。这无疑对电池的性能和寿命带来了严峻的挑战。为了应对这一难题，科研人员已经研发出两种具有商业化前景的硅复合材料硅碳负极和硅氧负极。
硅氧负极在动力领域的发展尤为引人注目。相较于纯硅负极，氧化亚硅（SiO）在锂嵌入过程中的体积膨胀得到了显著的控制，其循环稳定性得到了明显的改善。尽管在充放电过程中会产生Li2O等非活性物质，导致效率降低（约为70%），但其优势仍然十分明显。而硅碳负极则以其高克容量和高首效，主要应用于消费电子和电动工具领域。
为了进一步优化硅基负极的性能，科研人员不断各种改性方法。其中，纳米化、碳复合和预锂化被认为是三大关键技术。纳米化技术通过将硅颗粒直径减小至150纳米以下，显著减少了内外层反应的差距，从而避免了裂纹和粉碎现象的出现。碳复合技术则通过形成缓冲层，有效保护硅体积膨胀，同时提高导电性和电荷转移效率。预锂化技术则通过向电极内部增加锂来抵消不可逆锂损耗，从而提高电池的总容量和能量密度。
随着技术的不断进步，硅负极的产业化布局正在加速。相较于石墨负极，硅负极因其更高的进入壁垒而保持相对有序的市场竞争格局。目前，各大负极材料厂商已经开始布局硅负极领域，如信越化学、韩国大洲、杉杉股份和贝特瑞等企业已经能够量产硅负极产品，并在电动工具等领域得到部分应用。国内企业如贝特瑞、江西紫宸和杉杉股份等已经拥有成熟的产品技术，解决了膨胀和首效问题，并展现出明显优于石墨负极的能量密度。
展望未来，随着技术的不断突破和市场的持续扩大，硅基负极材料将在电池领域扮演越来越重要的角色。其高能量密度和优异性能将为电池行业带来革命性的变革，推动电动汽车和电子设备向更高性能和更长寿命的方向发展。未来材料趋势展望：导电剂单壁碳管与新型锂盐LIFSI
一、导电剂单壁碳管的前景
随着科技的飞速发展，碳纳米管作为先进的导电剂材料逐渐受到广泛关注。其中，单壁碳纳米管因其独特的性能，更是在电池领域展现出巨大的应用潜力。
单壁碳纳米管，作为无缝纳米级管状结构，拥有超越常规导电剂的卓越导电性能。在硅基负极的充放电过程中，它能够部分缓解硅材料的结构坍塌，优化锂电池的倍率性能。其独特的导热性能还能有效传导电池热量，提升电池的高温性能。尽管目前单壁碳纳米管在整车成本中占比仅约0.8%，但其潜在的性能提升价值巨大，具有显著的应用价值和涨价逻辑。
单壁碳纳米管的机械拉伸强度有助于缓解硅负极的膨胀问题，改善其循环性能。其空心管状结构能够提升极片的吸液性，减少电解液损耗，从而延长电池寿命。单壁碳纳米管的直径小、长径比大、热稳定性高，这些优势使得其在电池中能够发挥更好的柔韧性和机械稳定性，进一步提高电池的循环性和容量。
目前，单壁碳纳米管的市场应用仍处于初级阶段，但随着技术的成熟和成本的下降，其应用前景将更为广阔。预计至2025年，全球电池装机量的增长将带动单壁碳纳米管的市场空间达到数十亿元。而OCSiAl作为单壁碳纳米管市场的领导者，其TUBALL产品凭借出色的性能，已经引起了多家知名电池企业的关注。
二、新型锂盐LIFSI的崛起
随着电池技术向高镍化、高压化的方向发展，对电解液性能的要求也日益提升。在这个过程中，新型锂盐LIFSI的出现为电池性能的提升带来了新的希望。
高镍正极材料中的4价镍离子具有较高的氧化还原电位，可能催化电解液的氧化分解，影响电池性能。而LIFSI作为一种新型的锂盐，具有很好的化学稳定性，能够很好地适应高镍体系电池的需求。它能够有效抑制电解液的分解，提高电池的安全性和循环性能。
导电剂单壁碳管与新型锂盐LIFSI作为未来材料趋势的代表性产品，其在电池领域的应用前景广阔。随着技术的不断进步和市场的不断拓展，这些新材料将为电池性能的进一步提升提供强有力的支持。LiFSI的电化学优势及复合铜箔PET的应用前景
LiFSI，作为一种新兴的电化学材料，以其卓越的热稳定性、高电导率和良好的化学稳定性，在电池领域引起了广泛关注。
LiFSI的热稳定性出众，熔点高达145℃，分解温度超过200℃，能在更高的工作温度下稳定运行，有效抑制气胀现象。其电导率显著，高达9.8ms/cm，使得电池内阻降低，发热减少，效率和安全性相应提升。LiFSI与SEI膜相容性良好，只在160℃时与其部分成分发生置换反应，确保了正负极的化学稳定。
在三元电池中，LiFSI的应用尤为突出。它不仅可以作为电解液的主电解质直接替代LiPF6，还可以作为添加剂使用。随着高镍三元正极材料及快充技术的普及，LiFSI的需求日益增长。以4680电池为例，LiFSI的添加量较普通三元电池大幅提升至15%，凸显其在电池性能改善方面的关键作用。
LiFSI的纯度对产品性能有着显著影响。电池级LiFSI的生产工艺较为复杂，目前主要采用法。中间产物双氟磺酰亚胺HClSI的收率对产品品质有着严格的把控要求。国内多家电解液企业经过多年的技术积累，共同推动了LiFSI的价格下降。技术门槛的存在使得新进入者难以轻易参与竞争。
另一方面，复合铜箔PET作为一种新型动力电池集流体材料，展现出独特的安全性和高能量密度优势。传统铜箔的生产主要依赖电解法，而复合铜箔PET的生产工艺更为复杂，其中蒸镀是核心工序。在PET薄膜表面制作金属层，然后通过水电