إنها تتمتع بمزايا كبيرة من حيث التكلفة وكانت في السابق القوة الدافعة الأساسية لشركة تسلا لإطلاق البطارية الأسطوانية الكبيرة 4680.
في سبتمبر 2020، عندما أطلقت شركة تسلا بطارية 4680 لأول مرة، أشارت إلى أنه في المستقبل، بناءً على الابتكارات الشاملة في المواد وتصميم خلايا البطارية وتحسين العمليات وكفاءة التصنيع وتصميم العبوة، من المتوقع أن تحقق البطاريات الأسطوانية الكبيرة انخفاضًا في التكلفة بنسبة 56٪.
إن تطبيق تكنولوجيا الأقطاب الكهربائية الجافة، وكفاءة الإنتاج الفعالة للبطاريات الأسطوانية، وإمكانية خفض التكلفة التي جلبتها الإنتاج الضخم على نطاق واسع بسبب الأحجام القياسية، وتحسين الأداء الشامل الذي جلبته تكنولوجيا التبويب الكامل، قد جعل البطاريات الأسطوانية الكبيرة من سلسلة 46 تحظى بشعبية واسعة في جميع أنحاء العالم وتصبح من الدرجة الأولى بمجرد إطلاقها.
ومع ذلك، بعد مرور أربع سنوات، لا تزال البطارية الأسطوانية الكبيرة عالقة في خط الإنتاج الضخم: ولم تفشل هذه التقنية في تحقيق هدف خفض التكلفة المتوقع فحسب، بل إنها أكثر صعوبة وأكثر تكلفة من تقنية تصنيع البطاريات المربعة السائدة الحالية.
في مايو/أيار من هذا العام، وجهت شركة تسلا بيانا شديد اللهجة إلى قسم بطاريات 4680: إذا لم يكن من الممكن تحقيق هدف خفض التكلفة بحلول نهاية العام، فقد تتخلى تسلا عن مشروع 4680.
تجدر الإشارة إلى أن هدف خفض التكلفة في الوقت الحالي ليس خفض التكلفة بنسبة 56% كما هو مقترح في عام 2020، بل أن تكون أرخص من البطاريات المماثلة التي يتم شراؤها من موردين مثل باناسونيك وإل جي إنيرجي سوليوشن. ومن الواضح أن تيسلا قد تنازلت أيضًا عن هدف خفض التكلفة.
01
من أفضل البث المباشر في الصناعة إلى القلاع في الهواء
منذ أن أطلقت شركة تسلا بطارية 4680 في عام 2020، وخاصة مع ظهور تقنيات مبتكرة مثل البطاريات الخالية من علامات التبويب (العلامة التبويب الكاملة) والأقطاب الكهربائية الجافة، أصبحت البطاريات الأسطوانية الكبيرة تدريجيًا طريقًا تقنيًا تتنافس شركات البطاريات على تطويره، وأصبحت أفضل مخرج معترف به في الصناعة من عام 2021 إلى عام 2023. يتم تعريف كل عام تقريبًا من عام 2021 إلى عام 2023 على أنه العام الأول للإنتاج الضخم للبطاريات الأسطوانية الكبيرة.
ومع ذلك، فإن البطارية الأسطوانية الكبيرة من سلسلة 46 تعتمد على تصميم هيكلي مبتكر، إضافة عمليات مثل تشكيل الأذن الكاملة، والتسوية، واللحام بالليزر للأذن الكاملة ولوحة المجمع أو الغلاف، وتشكيل الفتحة، واللحام بالليزر للوحة الغطاء إن هيكل التصميم الجديد يفرض تحديات ضخمة في العملية والتصنيع والاتساق. وحتى الآن، كان معدل إنتاج خط إنتاج البطاريات الأسطوانية الكبيرة يشكل دائمًا عقبة يتعين على العديد من الشركات التغلب عليها.
على سبيل المثال، تعتمد البطارية الأسطوانية من السلسلة 46 على تصميم خالٍ من علامات التبويب، وتختلف خطوات العملية مثل قطع البطارية واللحام بالليزر بشكل كبير. العملية معقدة للغاية، ويتم وضع متطلبات أعلى على دقة وكفاءة المعدات.
على مستوى التصنيع، لا تزال هناك شكوك في البطاريات الأسطوانية الكبيرة، على سبيل المثال، ما إذا كانت طريقة معالجة علامات التبويب هي علامات تبويب كاملة أو علامات تبويب مقطوعة بالقالب أو علامات تبويب مشطوفة. تتضمن تقنية المعالجة عمليات التسوية والضغط. كما أن لحام لوحة المجمع والعمود ولوحة المجمع والغطاء/القاع يمثل أيضًا مشكلة أكثر صعوبة.
في الواقع، كما أن شركة تسلا، التي جلبت سلسلة 46 من البطاريات الأسطوانية الكبيرة إلى الصناعة، كانت تعمل بشكل متكرر على البحث والتطوير التكنولوجي الرئيسي وتحسين الهندسة في السنوات القليلة الماضية. وفقًا لتقارير وسائل الإعلام، اعتبارًا من يونيو من هذا العام، في غضون أربع سنوات تقريبًا، أنتج مصنع تسلا العملاق في أوستن بولاية تكساس 50 مليون بطارية أسطوانية كبيرة 4680 فقط. من بينها، تم إنتاج حوالي 40 مليون بطارية 4680 في العام الماضي. كما أنفقت تسلا وقتًا طويلاً على البحث والتطوير التكنولوجي الرئيسي وتحسين العمليات وتحسين إنتاج خط الإنتاج.
ومن الجدير بالذكر أنه في هذه المرحلة، وبسبب صعوبة تحسين العمليات والإنتاجية والأداء، بالنظر إلى شركات البطاريات العالمية، لا يزال إنتاج كل شركة محدودًا نسبيًا، ولم تظهر البطاريات الأسطوانية الكبيرة مزايا تنافسية من حيث التكلفة والأداء.
ليس هذا فحسب، بل إن ارتفاع تكاليف المواد من 21700 إلى بطاريات أسطوانية من سلسلة 46 يجعل من الصعب أيضًا خفض تكاليف بطاريات أسطوانية من سلسلة 46.
إذا أخذنا غلاف الفولاذ ومواد الغطاء السفلي المستخدمة في البطاريات الأسطوانية الكبيرة كمثال، فإن مادة الفولاذ المطلية بالنيكل الحالية لها مزايا نسبية في التوصيل والمقاومة الداخلية وقابلية اللحام، ويمكنها تلبية المتطلبات نسبيًا من حيث مقاومة التآكل، ولكن هذه المادة مستوردة بشكل أساسي من الخارج. "بالمقارنة مع البطاريات الأسطوانية التقليدية 21700، زادت تكلفة الأغلفة الفولاذية المطلية بالنيكل المستخدمة في البطاريات الأسطوانية 4680 بمقدار 8 إلى 10 مرات.ددددد شو تاو، المدير العام لشركة قوانغتشو دونغشي تشوانغزان لتكنولوجيا الطاقة المحدودة، قال لبطارية الصين.
في البداية، كانت البطاريات الأسطوانية الكبيرة تُرى كأداة لخفض التكاليف نظرًا لكفاءتها العالية وسلامتها وتصنيعها، وكانت مفضلة لدى عدد من شركات صناعة السيارات بما في ذلك تسلا وبي إم دبليو وجنرال موتورز وبورشه ونيو. ومع ذلك، اليوم، نظرًا للصعوبة في اختراق الاختناقات في العملية والتصنيع والإنتاج، فضلاً عن ارتفاع تكاليف المواد، لم تعد معظم شركات صناعة السيارات في السوق المحلية متحمسة للبطاريات الأسطوانية.
02
كيفية كسر الجمود؟
"لقد مرت أربع سنوات منذ إطلاق البطارية الأسطوانية الكبيرة في عام 2020. استثمرت جميع الشركات الكثير من أموال البحث والتطوير والقوى العاملة، ولكن لا تزال هناك عقبات في عملية تصنيع بطاريات السلسلة 46. لا تزال تكلفة إنتاج خلايا البطارية الأسطوانية 46 بكميات كبيرة مرتفعة نسبيًا.ددددد يعتقد شو تاو أن يرجع هذا بشكل أساسي إلى أن الصناعة ركزت على تطبيق البطارية الأسطوانية من السلسلة 46 على السيارة فقط منذ البداية ، ويتجه نحو تركيب المركبات. "تتطلب المركبات جودة بطارية عالية جدًا، ودورة التطوير والتحقق طويلة نسبيًا. وقد أدى هذا إلى إنتاج أسطواني كبير على نطاق صغير في المرحلة المبكرة، وتم الكشف عن العديد من المشكلات ببطء نسبيًا. يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لكسر العملية والعائد.ددددد
إن عدم وجود إنتاج ضخم على نطاق واسع يعني أنه لا يمكن الكشف عن جميع مشاكل البطاريات الأسطوانية الكبيرة بشكل كامل في فترة زمنية قصيرة، وتستمر العديد من مشاكل العمليات في الظهور في خطوط الإنتاج الصغيرة والمتوسطة الحجم. يتعين على شركات البطاريات وشركات السيارات التحقق منها وحلها بشكل متكرر.
يعتقد شو تاو أنه من أجل تحقيق نضج تكنولوجيا البطاريات الأسطوانية الكبيرة والعمليات، فضلاً عن التحسين السريع للعائد، تحتاج الصناعة بأكملها إلى أن يكون لديها نطاق وحجم كافيين لإنتاج البطاريات الأسطوانية الكبيرة بكميات كبيرة، وكشف جميع المشاكل المحتملة في أقرب وقت ممكن، ومن ثم، بالتعاون مع السلسلة الصناعية، اختراق التكنولوجيا والعمليات وصعوبات التصنيع ذات الصلة في فترة زمنية سريعة نسبيًا، وتحقيق خفض سريع للتكاليف وتحسين أداء البطاريات الأسطوانية الكبيرة حقًا.
وبالمقارنة بمتطلبات الجودة العالية للبطاريات الأسطوانية الكبيرة والاستثمار الضخم في خطوط الإنتاج للمركبات الكاملة، يعتقد شو تاو أن ددددد لا ينبغي أن يكون تطوير البطاريات الأسطوانية الكبيرة موجهًا إلى تركيب المركبات. هناك أيضًا مساحة كبيرة لسيناريوهات أخرى غير تركيب المركبات، مثل تخزين الطاقة على المدى الطويل من خلال الاستفادة من مزايا البطاريات الأسطوانية الكبيرة في المجالات التي تختلف عن متطلبات جودة تركيب المركبات، مثل السلامة العالية، والسعة العالية، والتجميع المرن، وإعادة التدوير، سنتولى زمام المبادرة في تحقيق الإنتاج الضخم على نطاق واسع للبطاريات الأسطوانية من سلسلة 46. في هذه العملية، سيتم الكشف عن مشاكل البطاريات الأسطوانية الكبيرة بالكامل، وسيتم إيجاد الحلول تدريجيًا وإعادتها إلى جودة المركبة بالكامل. أعتقد أن هذا سيكون بمثابة مساعدة كبيرة لنضج تكنولوجيا البطاريات الأسطوانية الكبيرة وتحسين التكلفة.
وبحسب شركة بطارية الصين، فإن شركات البطاريات بما في ذلك حواء طاقة وPenghui طاقة وHaichen طاقة تخزين وSino-بلجيكي جديد طاقة وAerospace الليثيوم بطارية وLihua قوة إمداد قد استكشفت أو أطلقت بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الأسطوانية الكبيرة المناسبة لسوق تخزين الطاقة.
في الآونة الأخيرة، أفادت وسائل الإعلام أن شركة تسلا أتقنت عملية الأقطاب الكهربائية الجافة ومن المتوقع أن تنتج بكميات كبيرة وتثبت 4680 بطارية تستخدم الأقطاب الكهربائية الجافة بالكامل قبل نهاية العام. ومن المتوقع أن يؤدي خفض المعدات ومواد الإنتاج الناتج عن الأقطاب الكهربائية الجافة إلى خفض تكلفة البطاريات الأسطوانية الكبيرة من سلسلة 46.
وفيما يتعلق بخفض تكلفة المواد، قال شو تاو: في الوقت الحالي، يتم استيراد مواد غلاف البطارية الأسطوانية الكبيرة الفولاذية بشكل أساسي، ولا يوجد مجال تقريبًا لتحسين التكلفة. في المستقبل، مع توطين المواد ذات الصلة تدريجيًا، من المتوقع أن تنخفض التكاليف بنحو 30% -40%. يُذكر أنه منذ عام 1999، تتعاون شركة دونغشي تشوانغزان مع شركة نيبون فُولاَذ مؤسَّسة اليابانية لتطوير وإنتاج ومعالجة وتوزيع مواد خاصة لقذائف البطاريات الفولاذية. في مجال مواد غلاف البطاريات الفولاذية الأسطوانية، تعاونت الشركة بشكل عميق مع العديد من شركات البطاريات الرائدة المحلية لسنوات عديدة وكانت رائدة في تطوير صناعة مواد غلاف البطاريات الفولاذية. في الوقت الحاضر، تعمل الشركة على تسريع البناء وتحسين حلول البحث والتطوير وتحسين التكلفة باستمرار للمواد الراقية للبطاريات الأسطوانية.
ومن المتوقع أنه في المستقبل، ومع بدء المزيد من المجالات في الإنتاج الضخم على نطاق واسع وعمل الشركات في سلسلة صناعة البطاريات معًا لاختراق العمليات ذات الصلة بشكل مستمر ومعالجة نقاط الألم، سيأتي قريبًا الإنتاج الضخم على نطاق واسع وتركيب بطاريات أسطوانية كبيرة.
يتوقع تقرير أبحاث الأوراق المالية هواتاي أنه بحلول عام 2027، من المتوقع أن تصل السعة العالمية المركبة للبطاريات الأسطوانية الكبيرة إلى 429 جيجاوات ساعة، مع حجم سوق مماثل يبلغ 214.48 مليار يوان، ومعدل نمو سنوي مركب بنسبة 110.7٪ من 2023 إلى 2027. نظرًا لاستخدام البطاريات الأسطوانية الكبيرة في تخزين الطاقة وأسواق الطاقة الأخرى، فإن البطاريات الأسطوانية الكبيرة ذات الأداء النهائي والسلامة النهائية وكفاءة الإنتاج النهائية يمكنها حقًا الفوز بحصة سوقية أكبر بالتكلفة النهائية.