Batterie Panasonic 4680 - caractéristiques et état de la production
Ces dernières années, grâce aux efforts des principaux fabricants de piles au lithium, la technologie des piles 4680 s'est améliorée de jour en jour et est en train de faire un grand bond en avant. Avec l'approfondissement progressif de l'électrification mondiale, la batterie 4680 jouera un rôle extrêmement important.
Parmi ces entreprises, Panasonic est également l'un des fabricants qui s'est engagé dans la production de masse de la batterie 4680. Cet article présente les caractéristiques et l'état de la production de masse de la batterie 4680 de Panasonic. Batterie Panasonic 4680.
Qu'est-ce que la batterie Panasonic 4680 ?
La batterie Panasonic 4680 est une batterie de la série Tesla lancée par la marque Panasonic, développée conjointement par Tesla et Panasonic, l'un des plus grands fabricants de batteries au monde. les 10 premières entreprises de batteries d'énergie. La batterie Panasonic 4680 est identique aux autres batteries Panasonic, c'est-à-dire que la forme de la batterie est cylindrique, mais la taille de la cellule de la batterie est énorme, avec un diamètre de 46 mm et une longueur de 80 mm.
La taille de l'intérieur est deux fois supérieure au diamètre d'une cellule cylindrique 2170. En outre, la batterie Panasonic 4680 utilise une conception de languette sans pôle, qui permet de réduire la résistance interne et la chaleur. Par conséquent, elle offre de meilleures performances de charge et de décharge, et l'efficacité de la charge et de la décharge est 6 fois supérieure à celle des batteries avec languettes.
Caractéristiques de la batterie Panasonic 4680
Les cellules de la batterie Panasonic 4680 ont une densité énergétique élevée, et le nombre de batteries utilisées dans la voiture sera moindre, ce qui réduira considérablement l'utilisation des coques de batterie pour améliorer le kilométrage du véhicule et réduire les coûts de fabrication.
Selon les données disponibles, le coût par kWh de la batterie Panasonic 4680 est réduit de 56%, et la capacité de stockage de la batterie est cinq fois supérieure à celle des batteries existantes, ce qui peut théoriquement augmenter la durée de vie du cycle de la batterie de 16%.
| Comparaison des performances de batteries de formes différentes | |||
|---|---|---|---|
| Indice de performance | Batterie souple | Batterie carrée | Batterie cylindrique |
| Emballage | Film plastique en aluminium | Coque en acier ou en aluminium | Coque en acier ou en aluminium |
| Processus de fabrication | Pelliculage carré | Enroulement carré | Enroulement cylindrique |
| Densité énergétique | Haut | Moyen | Moyen |
| Efficacité du groupe | Moyen | Haut | Moyen |
| Sécurité | Haut | Faible | Moyen |
| Productivité | Faible | Moyen | Haut |
| Normalisation | Faible | Faible | Haut |
| Cohérence | Faible | Faible | Haut |
| Avantages | Densité énergétique élevée, bonne sécurité, poids léger, conception externe flexible | Forte protection des cellules de la batterie, efficacité élevée du groupe | Processus de production mature, faible coût des batteries, grande cohérence |
| Inconvénients | Coût élevé, faible cohérence, exigences élevées en matière de processus de fabrication | Poids total élevé, consistance médiocre, divers modèles | Poids total élevé, faible efficacité du groupe, densité énergétique relativement faible |
La hauteur de la batterie Panasonic 4680 est supérieure de 14,3% à celle de la batterie 2170, et la densité de l'agencement de la batterie est également légèrement supérieure. Lors de la conception de la batterie, les électrodes de la batterie ont été redéfinies et conçues, ce qui entraînera une génération de chaleur supplémentaire dans la batterie.
Bien que le brevet de la languette sans pôle puisse réduire la production de chaleur dans une certaine mesure, il n'y a toujours pas de moyen de résoudre fondamentalement la production de chaleur à l'intérieur de la cellule de la batterie. Si la gestion de la batterie n'est pas excellente, le risque pour la batterie sera encore plus grand.
La batterie 4680 de Panasonic est une innovation technologique, et il faudra du temps pour vérifier comment elle sera utilisée dans les véhicules. Mais la baisse de 56% du coût de la batterie suffit à elle seule à bouleverser le marché des véhicules électriques, et elle a également intensifié la concurrence dans l'industrie des batteries lithium-ion.
État de la production de masse de la batterie Panasonic 4680
En février 2022, Panasonic avait annoncé qu'elle commencerait à produire en masse 4680 batteries pour Tesla au cours de l'année fiscale 2023 (avril 2023 à mars 2024).
Pour ce faire, Panasonic a prévu de construire deux nouvelles lignes de production à l'usine de Wakayama au Japon, en investissant 80 milliards de JPY dans l'usine, avec une capacité de production annuelle estimée à 10GWh, représentant environ 20% de la capacité de production de Panasonic, ce qui est suffisant pour alimenter environ 150 000 véhicules électriques.
Toutefois, en mai 2023, Panasonic, le fournisseur de batteries de Tesla, a déclaré qu'il retarderait la production commerciale des batteries Tesla 4680. La production de masse devrait commencer au cours du premier semestre de l'année fiscale 2025 pour les mesures d'amélioration des performances qui peuvent encore renforcer la compétitivité.
La raison du report de la production de masse de la batterie Panasonic 4680 est que les performances sont encore insuffisantes. On espère donc que les performances de la batterie Panasonic 4680 seront encore améliorées et que la production commerciale de masse sera réalisée d'ici 2025. Selon les données, Panasonic a développé un échantillon de la batterie Panasonic 4680 en octobre 2021 et l'a livré à Tesla en 2022.
Sans la capacité de production de Panasonic, cela signifie d'une part que Tesla doit réduire le coût des batteries 4680 par ses propres moyens, et d'autre part que sa capacité de production est limitée. En 2020, Tesla a lancé la batterie 4680.
En décembre 2022, Tesla a officiellement déclaré que l'équipe chargée des batteries 4680 avait achevé la construction de 868 000 batteries 4680 en une semaine à l'usine de Fremont, en Californie, ce qui équivaut au nombre de batteries nécessaires pour 1 000 véhicules électriques de type Model Y. La production annualisée était d'environ 4 GWh.
En janvier 2023, Tesla a annoncé qu'elle dépenserait $3,6 milliards de dollars américains pour agrandir l'usine du Nevada afin de produire des batteries de poids lourds électriques Semi et 4680, avec une capacité de batterie prévue de 100GWh.
À l'heure actuelle, quatre lignes de production de batteries 4680 ont été déployées dans la super usine de Tesla au Texas, une a été mise en production et les trois autres sont en phase de débogage et d'installation. Les données montrent que Tesla prévoit actuellement de produire plus de 200 GWh.
Le fournisseur sud-coréen de Tesla, LG Energy Solutions, a également déclaré qu'il prévoyait de construire une nouvelle ligne de production de batteries 4680 dans l'usine sud-coréenne avant la fin de l'année 2023, mais n'a pas révélé quand les batteries commenceraient à être produites en masse. Selon la date, en avril 2023, Tesla a embauché des experts en batteries pour résoudre les problèmes liés au processus d'électrodes sèches des batteries 4680, dans l'espoir d'accélérer le processus de production de masse des batteries 4680.
En ce qui concerne la production de masse des batteries 4680, l'industrie estime généralement qu'il existe encore un goulet d'étranglement technique. La raison pour laquelle la batterie 4680 de Panasonic est difficile à produire est qu'elle est limitée par le processus de fabrication des électrodes sèches.
Cette technologie combine la préparation de la boue, l'enrobage des électrodes, le pressage des rouleaux et le découpage, réalisant le processus de production entièrement automatique de l'entrée de la poudre et de la feuille et de la sortie de la pièce d'électrode, sans dissolution de solvant, évaporation, récupération et réglage fin. L'étape de distillation serait 20 fois plus efficace.
Le processus de fabrication des électrodes de type sec est une technologie de production sans solvants. Les particules de liant généralement disponibles dans le commerce étant de grande taille, elles ne peuvent pas être dispersées uniformément lorsqu'elles sont directement utilisées dans les électrodes de type sec, ce qui entraîne également un faible rendement des électrodes de type sec.
En outre, la batterie Panasonic 4680 adopte la technologie sans pôle laser pour supprimer les principales parties chauffantes de la batterie. Par conséquent, les liens du processus tels que la découpe et le soudage au laser autour de la batterie changent considérablement, et la complexité du processus est élevée, ce qui signifie que des exigences plus élevées sont mises en avant pour la précision et l'efficacité de l'équipement.
Différents itinéraires techniques de la batterie 4680
La production en série de la batterie 4680 est limitée par sa taille et par la méthode de conception des languettes à tous les pôles. À l'heure actuelle, plusieurs entreprises évaluent différents processus. Par exemple, la difficulté du processus de soudage des languettes à tous les pôles entraîne une différence entre le rendement réel actuel et le taux prévu.
Structure :
Il existe une grande différence entre la structure de la batterie 4680 et celle de la batterie Batterie 21700L'augmentation de la consommation d'énergie est principalement due à la modification de la conception des languettes à tous les pôles (plaque collectrice).
La structure générale du 4680 est la suivante : une couche de diaphragme, avec une couche de feuille de cuivre et une feuille d'aluminium aux deux extrémités comme cathode et anode. La cathode et l'anode sont sujettes à des micro-courts-circuits pendant le processus d'enroulement du film. Lorsque le courant d'autodécharge est suffisamment important, des produits défectueux peuvent en résulter.
Soudage :
Le processus de soudage de l'ensemble du paquet augmente le périmètre et le temps de soudage de la batterie Panasonic 4680. La difficulté du soudage de la cellule 4680 est d'améliorer le taux de réussite ou le temps d'une soudure, ce qui pose un grand défi à la précision de l'équipement. Cependant, la cellule 4680 dispose d'un espace vide limité pour les languettes de tous les pôles et les collecteurs de courant, ce qui entraîne un effet d'accumulation thermique qui affecte la cohérence.
Interne :
Après l'adoption de la technologie de revêtement des écailles de poisson, lorsque le revêtement est inégal, cela affecte également le taux de rendement.
Système de matériaux de la batterie :
La batterie Panasonic 4680 utilise le NCA et une nouvelle génération de matériaux expérimentaux à faible teneur en cobalt. La cathode 4680 de première génération de Tesla est un système NCM 91 avec une teneur en nickel plus élevée que le NCM811. L'électrode positive actuellement utilisée par LG est en NCMA.
Situation actuelle de la production de batteries 4680 en Chine
Bien que la production de masse des piles 4680 se heurte encore à des goulets d'étranglement techniques, il existe déjà un groupe de poursuivants en Chine. Les fabricants de batteries, notamment EVE Energy, CATL, BAK Battery et Gotion High-Tech, suivent activement la série 46 de grandes batteries cylindriques, dont la 4680, et certains fabricants ont annoncé qu'ils atteindraient la production de masse en 2023.
Énergie EVE
EVE Energy a déclaré que les grandes batteries cylindriques présentent des avantages absolus en termes de sécurité et de coûts, et que les grandes batteries cylindriques pourraient devenir l'orientation technique ultime des batteries d'énergie. EVE Energy a lancé une nouvelle génération de grandes batteries cylindriques (46950) le 20 décembre 2022.
Selon les données divulguées par l'entreprise, le produit a une densité énergétique de 350Wh/kg, prend en charge la charge ultra-rapide en 9 minutes et peut charger jusqu'à 80% en 10 à 20 minutes. En avril 2023, EVE a de nouveau souligné qu'elle suivrait fermement la voie du grand cylindre et de la grande batterie au lithium-ion, et la grande batterie cylindrique 4695 sera produite en masse et livrée en 2023.
CATL
CATL est en train d'associer sa batterie Kirin à des batteries cylindriques de grande taille telles que la batterie 4680. En tant qu'entreprise leader dans le domaine des batteries au lithium en Chine, CATL possède de plus grands avantages dans sa batterie Kirin en termes de densité énergétique, de performance de sécurité, de performance de charge rapide et de durée de vie par rapport aux 4680 et autres grandes batteries cylindriques d'autres fabricants chinois de batteries, ce qui fait de la batterie Kirin l'orientation principale de l'entreprise.
D'autre part, l'entreprise a également déclaré qu'elle avait développé avec succès de grandes batteries cylindriques telles que les 4680 et 4695 en réponse aux exigences d'applications spéciales de clients individuels, et a affirmé que sa durée de vie était plus de trois fois supérieure à celle d'autres fabricants, et que la densité énergétique était plus de 10% supérieure à celle d'autres fabricants, tandis que la sécurité était proche de celle de la batterie Kirin.
Gotion High-Tech
En mars 2023, le projet de batterie de nouvelle énergie 4695 de Gotion High-Tech, d'une production annuelle de 10 GWh, a été lancé à Hefei, Anhui. En décembre 2022, Gotion High-Tech a présenté pour la première fois ses batteries cylindriques de la série 46. La densité énergétique des deux batteries de la série 46 pile ternaire au lithium présentée par l'entreprise, spécialement conçue pour les véhicules électriques purs, a atteint 310Wh/kg.
D'après les statistiques, la planification actuelle de la capacité mondiale des grandes batteries cylindriques a atteint 494 GWh et, à en juger par les plans de nombreux fabricants de batteries au lithium, 2023 devrait être la première année de production de masse de 4680 grandes batteries cylindriques.
Toutefois, il convient de noter que, du point de vue de l'industrie, l'espace de marché des grandes batteries cylindriques 4680 dépend en fait de l'effet d'utilisation des batteries 4680. La batterie d'alimentation est l'une des pièces les plus coûteuses des véhicules électriques. Une réduction du coût de 50% peut se traduire par une réduction du coût du véhicule de 20%.
L'effet de l'utilisation de la batterie 4680 dépend également des performances du véhicule. Il faut encore du temps pour savoir si la batterie 4680 peut remplacer les batteries carrées existantes à grande échelle.
