大圓柱電池究竟是什么

　　當(dāng)前，新能源汽車的動力電池按照形狀劃分可分為：方形、軟包、圓柱3類。方形為主流形態(tài)，占到市場份額的60%左右。

　　圓柱電池則可以分為小圓柱和大圓柱兩類，前者為直徑21毫米、高度70毫米的“2170圓柱電池”，是成熟產(chǎn)品。

　　而大圓柱電池則是進(jìn)入市場不久，主要發(fā)展方向?yàn)橹睆竭_(dá)46毫米、高度為80毫米的電池，也常被稱為“4680圓柱電池”。

　　在特斯拉看來，直徑為46mm的圓柱電池是續(xù)航提升和降本的最佳尺寸。直徑變小，整車需要的電池節(jié)數(shù)就增多，BMS(電池管理系統(tǒng))的管理難度變大;而直徑變大，電池節(jié)數(shù)減少，但電芯的散熱則成為一個難點(diǎn)。

　　而在高度上并沒有一個“臨界點(diǎn)”，所以也就有了4680、4695，甚至46120電池了。

　　制造效率與標(biāo)準(zhǔn)化

　　在制造效率上，圓柱電池產(chǎn)線優(yōu)勢明顯，其生產(chǎn)效率至少比方形或軟包電池高出50% ，隨著技術(shù)發(fā)展，如今行業(yè)頭部設(shè)備企業(yè)的圓柱電池裝配線速度普遍能達(dá)到300PPM以上，是傳統(tǒng)方形、軟包電池20—30PPM效率的十倍左右。

　　億緯鋰能副總裁、電池系統(tǒng)研究院院長江吉兵指出，大圓柱電池制造效率比方形電池高10倍，且系統(tǒng)零部件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化和成組工藝標(biāo)準(zhǔn)化，可讓電池成為汽車標(biāo)準(zhǔn)零部件。

　　標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計還使其可兼容400V至1200V等不同電壓平臺，滿足車企縮短開發(fā)周期、增加車型數(shù)量的需求。

　　大圓柱電池原位升級特性

　　新能源汽車產(chǎn)品迭代周期已壓縮至12—18個月，大圓柱電池“固定尺寸+多元化學(xué)體系”技術(shù)路線，成功解決標(biāo)準(zhǔn)化與個性化發(fā)展悖論。

　　它可兼容從磷酸鐵鋰(LFP)、磷酸錳鐵鋰(LMX)到三元鋰(NCM)等多種化學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)電量、續(xù)航、充電時間、功率的靈活調(diào)整，將電池系統(tǒng)研發(fā)時間縮短到3— 6個月，并降低80%的研發(fā)費(fèi)用。

　　億緯鋰能通過這種原位升級，僅調(diào)整電池材料體系，產(chǎn)線就能滿產(chǎn)滿銷，還能隨時切換生產(chǎn)別的產(chǎn)品，極大提升了產(chǎn)能利用率。

　　在安全方面，億緯鋰能電池系統(tǒng)基于1500兆帕的雙層熱實(shí)心鋼與3500兆帕的航天級玻璃纖維、全域發(fā)泡技術(shù)等疊加，讓整個電子系統(tǒng)的底部磕碰能量吸收可達(dá)到1000焦，是新國標(biāo)6.6倍。

　　寶馬第六代大圓柱電池能量密度提升20%，達(dá)350Wh/kg，電池續(xù)航里程增加30%，充電速度提升30%，電驅(qū)整體能效提升20%，成本降低40 - 50%，在性能與成本上取得良好平衡。

　　目前市場前景廣闊

　　從市場數(shù)據(jù)來看，雖然2024年國內(nèi)圓柱電池在動力電池裝機(jī)量中占比較少，其中46系圓柱電池裝機(jī)量占比0.3%。

　　但各大研究機(jī)構(gòu)預(yù)判，2025年全球市場對于大圓柱電池的需求將達(dá)到百GWh級別，2030年的市場需求相比2025年還將有4—5倍的增長空間，對應(yīng)市場規(guī)模達(dá)千億元級別。

　　德時代：規(guī)劃了8條產(chǎn)線、12GWh的4680大圓柱電池產(chǎn)能，宣布于中國和歐洲各建20GWh產(chǎn)能，預(yù)計2024年開始量產(chǎn)并于2025年正式交付，在兩輪車領(lǐng)域的大圓柱電池已經(jīng)下線應(yīng)用。

　　億緯鋰能：大圓柱電池已進(jìn)入C樣階段，截止2023年6月份，電芯下線數(shù)量達(dá)到100萬支，9月實(shí)現(xiàn)翻倍達(dá)到200萬支。2024年2月，首款搭載其大圓柱電池的量產(chǎn)車型江淮瑞風(fēng)上市。其圓柱磷酸鐵鋰電池已取得未來5年客戶意向性需求合計約88GWh，三元大圓柱電池約486GWh。

　　中創(chuàng)新航：已發(fā)布“頂流”46系圓柱電池，包括46950、46110兩種型號。2023年1月，宣布計劃總投資130億元在江蘇常州建設(shè)電池生產(chǎn)基地，涵蓋30GWh大圓柱電池產(chǎn)線及研發(fā)中心，預(yù)計2024年開始量產(chǎn)。

　　特斯拉：已規(guī)劃美國加州、德州、內(nèi)華達(dá)州工廠及德國柏林工廠自產(chǎn)4680電池。2023年10月宣布德州超級工廠已累計生產(chǎn)4680電芯2000萬顆，2024年，得州超級工廠第5000萬枚4680大圓柱電池下線，宣稱2024年將是大圓柱電池重要的產(chǎn)能增長年。

　　LG：計劃在2023年年底前新建一條4680電池產(chǎn)線，在韓國天安建立了一條4680電池測試產(chǎn)線，計劃2023年在馬來西亞建設(shè)4680電池量產(chǎn)線，規(guī)劃產(chǎn)能8 - 12GWh，預(yù)計2025年量產(chǎn)。

　　松下：2022年11月在美國堪薩斯州30GWh動力電池工廠正式動工，將為特斯拉生產(chǎn)4680圓柱電池。美國西部的電池工廠聚焦4680圓柱電池，為特斯拉Cybertruck核心配套。

　　寶馬宣布在下一代電動車型中采用大圓柱電池，成為大圓柱電池發(fā)展的重要里程碑，證實(shí)其在中高端乘用車市場的商業(yè)可行性。

　　多家車企如通用、保時捷、沃爾沃、Stellantis、奔馳、蔚來、嵐圖、江淮、一汽奔騰等紛紛加入大圓柱電池陣營，眾多電池企業(yè)也在46系圓柱電池領(lǐng)域積極布局。

　　應(yīng)用場景多元化

　　電動汽車領(lǐng)域：大圓柱電池因高能量密度、強(qiáng)快充能力、高安全性和長使用壽命等優(yōu)勢，成為新能源汽車尤其是中高端車型動力電池的重要技術(shù)路線，適用于PHEV、增程式、純電動等各類電動汽車。

　　電動航空領(lǐng)域：電動航空領(lǐng)域?qū)﹄姵啬芰棵芏?、安全性等要求極高，大圓柱電池正成為有力競爭者。

　　中創(chuàng)新航為小鵬匯天的兩代飛行汽車供應(yīng)動力電池;贛鋒鋰電針對無人機(jī)、eVTOL領(lǐng)域開發(fā)的21700圓柱電芯，能量密度覆蓋330 - 400Wh/kg。

　　儲能領(lǐng)域：在儲能市場，大圓柱電池也展現(xiàn)出潛力。鵬輝能源研究院研發(fā)總監(jiān)張伶俐表示，2024年大圓柱電池在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)倍數(shù)增長，特別是在增量市場上。

　　大圓柱電池憑借循環(huán)性能、寬溫層以及成本等方面的優(yōu)勢，在戶儲、應(yīng)急電源、通信電源等場景受到關(guān)注。特斯拉計劃將4680電池拓展到儲能領(lǐng)域，如戶儲電池Powerwall，未來戶儲高速增長有望帶動大圓柱電池需求。

　　結(jié)尾：面臨挑戰(zhàn)猶存

　　動力電池行業(yè)對于大圓柱電池的前景一致看好。華泰證券預(yù)計，2027年全球大圓柱電池裝機(jī)量達(dá)429GWh，對應(yīng)的市場規(guī)模為2144.8億元，2023-2027年年均復(fù)合增長率可達(dá)110.7%。

　　東北證券研報指出，2025年全球46系列大圓柱電池裝機(jī)量有望達(dá)到255GWh，全球市場滲透率可提至20%。

　　盡管大圓柱電池優(yōu)勢眾多、前景向好，但發(fā)展過程中也面臨挑戰(zhàn)。在成本方面，雖然制造效率提升等能降低部分成本，但與其他電池技術(shù)競爭時，仍需進(jìn)一步降低成本以提高性價比。

　　在技術(shù)迭代上，雖然當(dāng)前技術(shù)取得進(jìn)展，但(半)固態(tài)電池等新興電池技術(shù)也在發(fā)展，大圓柱電池需持續(xù)創(chuàng)新，保持競爭力。

　　目前眾多企業(yè)涌入賽道，如何在競爭中脫穎而出，獲取更多市場份額，對企業(yè)的技術(shù)、產(chǎn)能、成本控制、市場拓展等綜合能力提出考驗(yàn)。