Tiene grandes ventajas en términos de costo y en su momento fue una fuerza impulsora fundamental para que Tesla lanzara la batería cilíndrica grande 4680.
En septiembre de 2020, cuando Tesla lanzó por primera vez la batería 4680, señaló que en el futuro, basándose en innovaciones integrales en materiales, diseño de celdas de batería, optimización de procesos, eficiencia de fabricación y diseño de paquetes, se espera que las baterías cilíndricas grandes generen una reducción de costos del 56%.
La aplicación de la tecnología de electrodos secos, la eficiente eficiencia de producción de baterías cilíndricas, el potencial de reducción de costos que trae la producción en masa a gran escala debido a los tamaños estandarizados y la mejora del rendimiento integral que brinda la tecnología de pestaña completa han hecho que las baterías cilíndricas grandes de la serie 46 sean ampliamente populares en todo el mundo y se conviertan en las de primer nivel una vez que se lanzaron.
Sin embargo, cuatro años después, la gran batería cilíndrica todavía está estancada en la línea de producción en masa: No sólo no ha logrado alcanzar el objetivo de reducción de costos esperado, sino que es incluso más difícil y más costoso que la tecnología actual de fabricación de baterías cuadradas.
En mayo de este año, Tesla hizo una dura declaración al departamento de baterías 4680: si no se puede alcanzar el objetivo de reducción de costos para fin de año, Tesla podría abandonar el proyecto 4680.
Cabe señalar que el objetivo de reducción de costes en este momento no es la reducción del 56% propuesta en 2020, sino ser más baratas que las baterías similares compradas a proveedores como Panasonic y LG Energy Solution. Obviamente, Tesla también ha cedido en el objetivo de reducción de costes.
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Desde el mejor streaming de la industria hasta los castillos en el aire
Desde que Tesla lanzó la batería 4680 en 2020, especialmente con la aparición de tecnologías innovadoras como las de lengüeta libre (lengüeta completa) y electrodos secos, las baterías cilíndricas grandes se han convertido gradualmente en una ruta técnica por la que las empresas de baterías compiten para desarrollar, y se han convertido en la "top outlet" reconocida de la industria de 2021 a 2023. Casi todos los años de 2021 a 2023 se definen como el primer año de producción en masa de baterías cilíndricas grandes.
Sin embargo, la batería cilíndrica grande de la serie 46 adopta un diseño estructural innovador, Añadiendo procesos como moldeo de oreja completa, aplanamiento, soldadura láser de oreja completa y placa o carcasa colectora, formación de aberturas y soldadura láser de placa de cubierta. La nueva estructura de diseño plantea enormes desafíos en cuanto a procesos, fabricación y consistencia. Hasta ahora, la tasa de rendimiento de las líneas de producción de baterías cilíndricas de gran tamaño siempre ha sido un obstáculo que muchas empresas deben superar.
Por ejemplo, la batería cilíndrica de la serie 46 adopta un diseño sin lengüetas y los pasos del proceso, como el corte de la batería y la soldadura láser, varían enormemente. El proceso es muy complejo y se imponen mayores requisitos en cuanto a la precisión y la eficiencia del equipo.
A nivel de fabricación, aún existen incertidumbres en las baterías cilíndricas de gran tamaño, por ejemplo, si el método de procesamiento de la pestaña es pestaña completa, pestaña troquelada o pestaña biselada. La tecnología de procesamiento incluye procesos de aplanamiento y prensado. La soldadura de la placa colectora y el polo, la placa colectora y la carcasa/cubierta inferior también es un problema más difícil.
De hecho, Tesla, que introdujo la batería cilíndrica grande de la serie 46 en la industria, ha estado perfeccionando repetidamente la investigación y el desarrollo de tecnología clave y la optimización de la ingeniería en los últimos años. Según informes de los medios, a junio de este año, en casi cuatro años, la superfábrica de Tesla en Austin, Texas, solo ha producido 50 millones de baterías cilíndricas grandes 4680. De ellas, alrededor de 40 millones de baterías 4680 se produjeron el año pasado. Tesla también ha dedicado mucho tiempo a la investigación y el desarrollo de tecnología clave, la optimización de procesos y la mejora del rendimiento de la línea de producción.
Vale la pena señalar que en esta etapa, debido a la dificultad de mejorar los procesos, los rendimientos y el rendimiento, al observar las empresas de baterías globales, la producción de cada empresa aún es relativamente limitada y las baterías cilíndricas grandes no han demostrado ventajas competitivas en costo y rendimiento.
No sólo eso, el aumento vertiginoso de los costos de los materiales de las baterías cilíndricas de la serie 21700 a la serie 46 también hace que sea más difícil reducir los costos de las baterías cilíndricas de la serie 46.
Tomando como ejemplo los materiales de la carcasa y la cubierta inferior de acero utilizados en las baterías cilíndricas grandes, el material de acero niquelado actual tiene ventajas relativas en conductividad, resistencia interna y soldabilidad, y puede cumplir relativamente con los requisitos en términos de resistencia a la corrosión, pero este material se importa básicamente del extranjero. En comparación con las baterías cilíndricas 21700 tradicionales, el costo de las carcasas de acero niquelado utilizadas en las baterías cilíndricas 4680 ha aumentado de 8 a 10 veces. Xu Tao, gerente general de Guangzhou Dongshi Chuangzhan Energy Technology Co., Ltd., le dijo a Battery China.
En un principio, las baterías cilíndricas de gran tamaño se consideraban una herramienta para reducir costes por su extrema eficiencia, seguridad y fabricación, y eran las preferidas de varios fabricantes de automóviles, entre ellos Tesla, BMW, GM, Porsche y NIO. Sin embargo, hoy en día, debido a la dificultad de superar los obstáculos en el proceso, la fabricación y el rendimiento, así como al aumento de los costes de los materiales, la mayoría de los fabricantes de automóviles del mercado nacional ya no están tan entusiasmados con las baterías cilíndricas.
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¿Cómo salir del punto muerto?
Han pasado cuatro años desde el lanzamiento de la batería cilíndrica grande en 2020. Todas las empresas han invertido una gran cantidad de fondos de I+D y mano de obra, pero todavía hay cuellos de botella en el proceso (de fabricación) de la batería de la serie 46. El costo de las celdas de batería cilíndricas de 46 producidas en masa sigue siendo relativamente alto. Xu Tao cree que Esto se debe principalmente a que la industria se ha centrado en la aplicación de la batería cilíndrica de la serie 46 solo en el vehículo desde el principio. , y está orientado a la instalación en vehículos. "El vehículo tiene requisitos muy altos en cuanto a la calidad de la batería, y el ciclo de desarrollo y verificación es relativamente largo. Esto ha llevado a una pequeña escala de producción cilíndrica a gran escala en la etapa inicial, y muchos problemas se han expuesto con relativa lentitud. Se necesita mucho tiempo para descifrar el proceso y obtener resultados."
La falta de producción en masa a gran escala significa que no se pueden resolver todos los problemas de las baterías cilíndricas de gran tamaño en un corto período de tiempo, y siguen apareciendo muchos problemas de proceso en las líneas de producción de pequeña y mediana escala. Las empresas de baterías y las empresas automovilísticas tienen que verificarlos y resolverlos repetidamente.
Xu Tao cree que para lograr la madurez de la tecnología y los procesos de baterías cilíndricas grandes, así como la rápida mejora del rendimiento, toda la industria necesita tener suficiente escala y volumen para la producción en masa de baterías cilíndricas grandes, exponer todos los problemas potenciales lo antes posible y luego, con la colaboración de la cadena industrial, superar la tecnología, los procesos y las dificultades de fabricación relacionadas en un período de tiempo relativamente rápido y lograr verdaderamente una rápida reducción de costos y una mejora del rendimiento de las baterías cilíndricas grandes.
En comparación con los altos requisitos de calidad de las baterías cilíndricas grandes y la enorme inversión en líneas de producción para vehículos completos, Xu Tao cree que " El desarrollo de baterías cilíndricas de gran tamaño no tiene por qué estar orientado a la instalación en vehículos. También hay mucho margen para otros escenarios además de la instalación en vehículos, como el almacenamiento de energía a largo plazo. Aprovechando las ventajas de las baterías cilíndricas de gran tamaño en campos que son diferentes a los requisitos de calidad de instalación de vehículos, como alta seguridad, alta capacidad, agrupación flexible y reciclaje, tomaremos la delantera en la realización de la producción en masa a gran escala de baterías cilíndricas de la serie 46. En este proceso, los problemas de las baterías cilíndricas de gran tamaño se expondrán por completo y se encontrarán soluciones gradualmente y se retroalimentarán a la calidad del vehículo completo. Creo que esto será de gran ayuda para la madurez de la tecnología de baterías cilíndricas de gran tamaño y la optimización de costos.
Según Battery China, las empresas de baterías que incluyen a EVE Energy, Penghui Energy, Haichen Energy Storage, Sino-Belgian New Energy, Aerospace Lithium Battery y Lihua Power Supply han explorado o lanzado grandes baterías cilíndricas de fosfato de hierro y litio adecuadas para el mercado de almacenamiento de energía.
Recientemente, los medios informaron que Tesla ha dominado el proceso de electrodos secos y se espera que produzca en masa e instale baterías 4680 que utilicen completamente electrodos secos antes de fin de año. Se espera que la reducción en equipos y materiales de producción que supone el uso de electrodos secos reduzca el costo de las baterías cilíndricas grandes de la serie 46.
En términos de reducción de costos de material, Xu Tao dijo que En la actualidad, los materiales de carcasa de acero para baterías cilíndricas de gran tamaño se importan principalmente y casi no hay margen para optimizar los costos. En el futuro, a medida que los materiales relacionados se localicen gradualmente, se espera que los costos disminuyan entre un 30% y un 40%. Se informa que desde 1999, Dongshi Chuangzhan ha estado cooperando con Nippon Steel Corporation de Japón para desarrollar, producir, procesar y distribuir materiales especiales para carcasas de acero de baterías. En el campo de los materiales de carcasas de acero para baterías cilíndricas, la empresa ha cooperado profundamente con muchas empresas líderes nacionales de baterías durante muchos años y ha liderado el desarrollo de la industria de materiales de carcasas de acero para baterías. En la actualidad, la empresa está acelerando la construcción y mejorando continuamente la investigación y el desarrollo y las soluciones de optimización de costos para materiales de alta gama para baterías cilíndricas.
Se puede prever que en el futuro, a medida que más campos comiencen la producción en masa a gran escala y las empresas en la cadena de la industria de las baterías trabajen juntas para superar continuamente los procesos relacionados y los puntos críticos, pronto llegará la producción en masa a gran escala y la instalación de baterías cilíndricas grandes.
El informe de investigación de Huatai Securities predice que para 2027, se espera que la capacidad instalada global de baterías cilíndricas grandes alcance los 429 GWh, con un tamaño de mercado correspondiente de 214,48 mil millones de yuanes y una tasa de crecimiento anual compuesta del 110,7% de 2023 a 2027. Como las baterías cilíndricas grandes se utilizan en el almacenamiento de energía y otros mercados de energía, las baterías cilíndricas grandes con el máximo rendimiento, la máxima seguridad y la máxima eficiencia de producción realmente pueden ganar más participación de mercado al máximo costo.