2023年9月22日,江淮钇为3冠军版上市,售价9.99万元,是目前国内10万元以下唯一续航超过500km的纯电车型,这也是其最大的亮点和卖点。而早在6月份上市时,江淮就公布钇为3采用了DI纯电平台,采用CTB电池车身一体化结构以及0扩散蜂窝电池,而且是基于46系列大圆柱电芯设计,具有高能量密度以及优秀的热隔绝能力,可实现电芯不同生命阶段、不同失效模式、不同失效位置的0热扩散。
作为国内圆柱电池最忠实的粉丝之一,江淮汽车从早期的小圆柱18650到21700再到iEVA50的32140,到现在EV3的大圆柱4695,已经经历了四代蜂窝电池设计。可以说一直坚守在圆柱电池系统的最前线。那么,这一次钇为3真的已经用上国产的46系大圆柱电池了吗?最有可能是哪家电池厂供货?目前46大圆柱的性能如何?本文带您分析。
一、钇为3真的采用了46系大圆柱吗?
钇为3是今年6月份上市的,作为A0级小车,其续航里程入门版是405km高续航版是505km. 根据电池铭牌上的信息,入门版电池是135Ah, 307V, 大约41.45kWh. 而长续航版容量也是135Ah, 只是电压提高到384V, 总能量为51.84kWh. 在工信部3月初公布的第369批《道路机动车辆生产企业及产品公告》中,江淮EV3采用了磷酸铁锂电池,电芯供应商为合肥国轩,系统供应商是华霆动力。由于高低配都是磷酸铁锂电池,电芯电压为3.2V左右,可知前者是96串,后者是120串。那么钇为3的电芯真的是46系大圆柱吗?
首先在2022年11月初的“中国(遂宁)国际锂电产业大会暨新能源汽车及动力电池国际交流会”上,江淮新能源乘用车技术总监/高级工程师秦李伟做了报告分享,明确提出江淮汽车计划在2023年推出的全新电动汽车平台上使用46系列大圆柱电池,产品将覆盖A0级车到600公里长续航车型,并实现15分钟充电可以满足400公里续航。此外在钇为3六月份上市时江淮也是推出了全新的纯电DI 平台并高调展示了其基于46系大圆柱的第四代蜂窝电池系统,将这些信息结合起来,大部分人都觉得钇为3可能真的采用了最新的46系大圆柱电池。
不过根据江淮展出的电池系统结构,电芯成串竖向排布,每串25电芯,5串一组,整包4组,一共有500个电芯。网上最多的信息是选用了国轩高科的4695型大圆柱电芯,根据二手电池回收厂商美美新能源的实测,这款电芯采用高镍跟硅碳容量可以做到35Ah左右。考虑到LFP电池的容量在同体积下一般是三元的70~80%左右,按照较高的80%来计算,电芯容量为28Ah,这是无法被系统总容量135Ah整除的。而且500个电芯本身也不是96或者120的倍数,所以江淮展出的46大圆柱电池系统跟工信部申报的电池参数是不一致的。
而且国轩高科在2023年2月份才官宣年产10GWh 的4695新能源电池项目落户合肥庐江,钇为3的上市时间在6月份比较早,国轩根本来不及形成有效产能。所以大概率目前在售的405km以及505km续航的车型并没有采用46系大圆柱电芯。
虽然目前的钇为3车型由于A0级车的产品定位,并没有使用46系大圆柱电池,但根据秦总去年的报告,江淮针对经济型车型,主要是开发低成本的蜂窝电池,普遍采用磷酸铁锂+32mm的圆柱设计方案,凸显低成本和安全优势(此前搭载钠离子电池的思皓花仙子也是采用了32140电芯,并且电芯是横放的,并不是纵放,参考钠离子电池的机会窗口)。所以钇为3大概率是采用了国轩高科的32140磷酸铁锂电芯,容量15Ah左右,采用横放的方式。按照135Ah的系统总容量来计算是9P的架构,那么入门版就是9P96S而长续航版是9P120S。此外,这款电芯此前就已经在iEVA50新能源车上批量装机了,产品的成熟度较高。而且这次钇为3发布之后,国轩作为上市公司并没积极宣传自家的4695大圆柱装车,这与使用之前的成熟产品也对的上。
话虽如此,蜂窝电池本身是可以兼容高能量密度电芯的(比如280Wh/kg的三元电芯),基于圆柱电芯和灌封胶技术,通过被动安全设计,可以实现电芯定向爆炸以及电隔离,并保证整包不起火。而且46系大圆柱可以更好匹配高镍+硅体系材料,实现高安全以及高性能,也是最有典型意义的蜂窝电池。秦总在去年的会上也提到了新平台会有针对高端用户开发的可满足600km及以上续航的高性能车型,钇为系列后续也会推出定位为智能纯电A级SUV的钇为X3,以及分别定位为智能纯电轿跑和SUV的钇为5和钇为X5,大概率这些车型会采用46系大圆柱,那么其续航能够达到600km以上吗?
参考美美新能源抖音视频,广东某电池厂的4695圆柱容量为31Ah,交流内阻为1.19mΩ(大概率为亿纬锂能), 而安徽某电池厂4695电池容量为35Ah, 交流内阻为1.31mΩ(大概率是国轩高科)。不过要注意的是,35Ah的容量是在40A电流下测试得到的(倍率超过1C),如果是1/3C放电的话,这款电芯容量可能高达39Ah. 按照39Ah的容量,3.65V的平均电压,那么500颗电芯的总能量为39*3.65*500=71.175kWh. 考虑到CLTC工况对新能源汽车更有利,71度电实现600km的续航是绰绰有余的(作为对比,特斯拉Model 3换新版使用60度电就实现了CLTC 606km续航)。
国轩的大圆柱电芯内阻更大一些,一方面可能是更为激进的设计,包括更高容量的正负极材料以及更大的压实密度更少的电解液等;另一方面也可能放弃了全极耳而采用多极耳的设计,这样能够在电芯内部争取到更大的空间。根据已经发表的文章对45130大圆柱电芯的仿真模拟,长度方向上有5个极耳以上基本就可以把极片的欧姆内阻降到可接受的范围,10个极耳在高倍率温升上的表现几乎与全极耳相差无几。从才神道拆解的国轩46系大圆柱来看,其负极极耳的揉平做的不如特斯拉和EVE好,焊接的参差不齐,不过只要能保证安全,并且满足10个以上极耳的焊接,那么对于能量和功率的发挥应该影响不大。
二、46系大圆柱的性能
4680大圆柱是特斯拉在2020年率先公布的,此后很多主流电池企业都启动了46系大圆柱的研发和量产准备工作。2022年上半年特斯拉德州工厂已经开始交付使用4680电池的Model Y,成为全球第一个量产交付46系大圆柱的企业。国内的亿纬锂能等企业大圆柱电池的进展也比较快,那么目前各家企业的46大圆柱电池性能如何呢?
1. 特斯拉: 作为最早宣布4680的企业,特斯拉的第一代4680电池参数却非常拉跨,容量23.35Ah, 不到21700的5倍,能量密度244Wh/kg, 也不及21700的255Wh/kg. Model Y使用了828颗4680大圆柱电芯,总能量接近71.5kWh, 可用能量66kWh左右。根据之前的分析,这个能量水平宁德时代的磷酸锰铁锂也能达到(参考Model 3换新版真的是66kWh吗)。特斯拉采用三元高镍电芯和更先进的CTC集成技术,只达到这个水平说不过去。
不过特斯拉官网上9月下旬突然停止了4680版Model Y的销售,并且德州超级工厂曝光的一些照片泄露了二代4680产线的一些信息,参考才神道的文章(【独家】特斯拉4680二代产线进展深度解读),大概率特斯拉是要准备量产二代4680大圆柱了,容量接近28Ah, 能量密度也达到了288Wh/kg, 远超松下21700的水平。可见特斯拉在容量和能量这两个指标上终于支棱起来了,能够助力大圆柱电池系统综合续航的提升。随着二代4680的量产,特斯拉的电池系统终于可以跟宁德时代pk了。
2. 亿纬锂能: 作为国内为数不多的All-in大圆柱的企业,亿纬锂能无论是研发和量产都走在前列,也已经拿到了宝马的定点。跟特斯拉采用的4680不同,亿纬对外展出的主要是4695以及46110两种电芯型号,前者的容量为32.5Ah(能量型,280Wh/kg; 作为对比,功率型4695的容量为30Ah,260Wh/kg左右),后者容量为38Ah (285Wh/kg), 并且按照计划,这两款电芯有望在23年底开始量产供货。
此外,在2022年底的新技术新产品发布会上,EVE还宣布其4695电池最高能量密度可达350Wh/kg, 支持系统260Wh/kg的比能量以及9min快充(参考2022年一些电池技术的进展总结)。这个水准是目前各家宣布的大圆柱电芯的天花板了。值得一提的是,EVE也是有4680电芯的,容量26Ah, 能量密度264Wh/kg, 20min快充10-80%SOC,非常接近2020年特斯拉最早官宣的指标。不过自从2022年以后亿纬对此款电芯就讳莫如深,不再宣传,参考之前的文章(特斯拉定点的4680国内供应商是哪家),EVE可能是要给特斯拉供货的,必须要做好保密工作。
3. 国轩高科: 国轩在2022年底美国先进汽车电池大会上首次展出了 39Ah 和 50Ah 的 46 系列圆柱电芯,分别为4695以及46120型号,能量密度前者是305Wh/kg, 后者是310Wh/kg. 这两款都是专为 EV 开发的高功率三元电芯常温下 18 分钟能快速充电至 80%,且在 UN38.3 极限测试环境中保证无热扩散。
此外,根据才神道的拆解,国轩还有一款4690S的大圆柱,容量为31Ah左右。而根据雪球APP上的消息,国轩全新46圆柱将被命名为“星晨系列”,通过多项技术革新,重磅布局两代圆柱产品。一代已实现能量密度280Wh/kg,18min快充循环;二代能量密度将突破300Wh/kg,实现13min超级快充。考虑到今年2月份国轩已经官宣年产10GWh 的4695新能源电池项目落户合肥庐江,随着跟江淮的深入合作,首款4695电芯有望在2024年搭载在全新的钇为车型上。
此外,中创新航,蜂巢,比克等电池企业也都相继推出了46系大圆柱电池产品,不仅具备了高比能,还拥有快充的性能(参考特斯拉定点的4680国内供应商是哪家)。其中比克的大圆柱电池将于2024年开始量产,其能量密度将达280Wh/kg以上,同时支持4C快充。单条产线的效率达到300ppm, 不过目前良率90%还有待提升;蜂巢能源的4695大圆柱电池,容量36Ah, 能量密度可达300Wh/kg, 也具备4C快充能力;
而中航的“顶流”圆柱电池内阻较全极耳结构下降50%,能量密度达到300Wh/kg的同时还能实现6C+快充,不过具体的量产时间未定。欣旺达也有46系大圆柱电池,分别为GEN1和GEN2两代,其中前者的能量密度为280Wh/kg,成本低;后者的能量密度为300Wh/kg,能量高,可根据客户需求定制。
比亚迪旗下的弗迪电池消费类电池事业部最近也与韩国LG ESS签署了合作协议,将利用其消费电池产品LFP 4680与LG合作,为欧洲和美国市场创造有竞争力的产品(参考比亚迪用 LFP 4680 与 LG 合作,共同开发欧美储能市场)。可以预见的是,2024年即将成为国产46大圆柱相继量产落地的元年,届时江淮钇为车型才有望真的使用基于4695大圆柱的第四代蜂窝电池系统。
小结:作为国内为数不多的坚持圆柱电池系统的车企,原以为江淮钇为3是国内最早实现46大圆柱装车的车型,没想到在声势浩大的宣传中,目前量产的两款车型都还是采用32140的圆柱电池,而没有使用最新的基于4695圆柱的第四代蜂窝电池。
这可能跟46大圆柱良品率过低有关系,虽然碳酸锂价格在下降,根据大容量电芯成本分析(附成本测算过程)这篇文章的推测,现在锂电池电芯原材料的BOM成本占比依然接近80%,而制造管理费用只有20%左右,所以必须保证足够高的良品率才能体现大圆柱的成本优势。
随着特斯拉二代4680电池性能的全面回归以及国内众多厂商的开花结果,2024年有望成为46大圆柱落地的元年,届时性能到底如何,能否与刀片电池以及麒麟电池一战,让我们拭目以待。
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