大圆柱电池“龙卷风”

特斯拉宣布量产第100万颗4680电芯后，大圆柱电池名声大噪，正在成为动力电池赛场的一股重要势力。

(本文来源：微信公众号“高工锂电”ID：weixin-gg-lb）

“46系列的电池具备突出的安全性和经济性，使用过程不变形，身段苗条、终身可爱，正在成为动力电池的终极技术方向。”亿纬锂能董事长刘金成在电动汽车百人会上表达了对这一电池技术路线的高度认可。

“赌信”大圆柱，亿纬锂能已经规划了200GWh大圆柱与方形叠片产能，其中大圆柱电池占据了较大比例，预计2022年建成。

刘金成的判断是，基于电池安全性和经济性的认知，大圆柱电池将成为中高端新能源车的主要动力电池形态。并连用4个“极致”强调了大圆柱优势，分别是“极致标准、极致可靠、极致制造与极致体系”。如可靠性上，圆柱在径向几乎不发生变化的耐膨胀性能，全生命周期结构稳定、零应力。

比克电池副总裁樊文光同样看好大圆柱技术路线。他认为，基于动力电池高安全、性价比、长续航、长寿命、快充等需求金字塔判断，大圆柱电池是未来5-10年内中高端电动车的最优解。

对于市场需求空间，樊文光则十分“激进”，结合已收到的客户需求结合行业信息判断，到2025年，大圆柱电芯至少会占30％以上的份额，也就是约480GWh，这已经超过了21年全球（动力电池）的总需求量。

此外，作为特斯拉圆柱电池主力供应商，松下电器也是大圆柱电池的拥趸者，计划今年小批量生产4680大圆柱电芯，明年启动大规模生产。

备受主机厂与电池企业追捧的大圆柱电池，系直径46mm，高度覆盖80mm-120mm的大圆柱电芯，由特斯拉在其2020年电池日首次公布。特斯拉通过做大电芯、无极耳设计、硅负极材料、干电极工艺制造工艺等材料、技术创新及工艺变革，实现圆柱电池安全、性能的最优解。

凭借高能量密度、高安全及低成本优势，大圆柱电池已经成为动力电池企业攻坚的重要方向之一，并且在产品端及应用端吸引了一大批拥趸者与追随者。

在应用端，特斯拉、保时捷、江淮、东风岚图等乘用车企相继释放出明确的大圆柱电池应用信号。在供应端，LG、松下、比克、力神、亿纬锂能、蜂巢能源等电池企业积极跟进包括4680在内的大圆柱电池。

特斯拉效应拉动，叠加全极耳技术突破，三元/铁锂技术并行等技术成熟，大圆柱在性能、成本、安全方面优势愈发明显。在国内外电池企业及供应链环节合力助推下，大圆柱电池迎来产业化临界点，有望于2023年启动规模量产。

电池企业密集布局 2023年规模量产

作为4680大圆柱电池的提出者，特斯拉产业化也走在市场前端。

今年2月，特斯拉宣布在美国加州试点工厂下线第100万个4680电池下线，开启大圆柱电池规模生产新阶段。

目前，特斯拉已规划在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州以及德国柏林的四个超级工厂自产4680电池。按照此前计划，其4680电池的年产量将在2022年达到100GWh、在2030年达到3TWh。

作为特斯拉圆柱电池供应商，松下紧随其后，计划今年上半年试产4680电池，2023年起为特斯拉生产4680电池，年产能10GWh，约满足15万辆汽车的电池需求。

如此庞大的电池需求，除自产4680电池及松下供货外，特斯拉也在去年8月开始寻找4680大圆柱电池的合作厂商，包括宁德时代、LG化学、亿纬锂能等。

国际上，LG规划在韩国梧仓工厂扩建4680电池产能，计划2022-2023年量产；三星SDI计划2024 年实现量产，以色列公司Storedot 则在去年9月宣布生产出第一款4680电池，计划2024年实现量产。

国内企业进展同样不容小觑。亿纬锂能已经布局了4680与4695两大型号，已规划200GWh大圆柱与方形电池产能，预计2022年建成。其大圆柱材料已经做到镍9系的极致水平。

比克电池46系列大圆柱电池高度从80－120mm不等，能量密度达到275－300Wh／kg，计划今年下半年小批量量产，2023年规模量产，预计未来几年将产能扩充至80GWh。

主力电池企业集中规划于2023年前后实现大圆柱电池产品的量产。可以预见的是，在完成规模化量产与市场初期导入之后，大圆柱的市场竞争也许才刚刚开始。

配套供应链产业化提速

大圆柱电池实现续航、充电及成本兼容及优化，成为电动汽车电池配套的一项重要选择，产业化在即，供应链配套环节加速跟进，提前抢占4680电池市场化至高点。

46系大圆柱电池主辅材向高能量高倍率方向升级，高镍正极、硅碳负极、补锂剂、碳纳米管、LiFSI等主辅材渗透率/用量有望提升。结构件领域，由于4680采用新构型设计，制造门槛提升，使结构件转向定制化、壳体+盖板成套采购；设备方面，激光模切、激光焊等工序用量增加、高精度要求提升等。

硅基负极材料：作为理想的下一代负极材料，纯硅比容量是石墨的10倍，但纯硅在充电过程中膨胀近3x，目前采用氧化硅掺杂，掺杂含量约5%，4680电池有望提升至10%以上。

目前，以杉杉股份、贝特瑞为代表的负极企业已经实现硅基负极量产及批量供货，同时璞泰来、石大胜华、翔丰华、硅宝科技等公司处于布局、中试或研发阶段。

高镍材料：目前，包括宁德时代、松下、LG新能源、三星SDI、SKI等头部电池企业已经大规模量产供应镍含量超过80%三元电池，同时正在加快超高镍电池的研发进展。

其中，镍含量达90%及以上的NCM9系、NCA9系和NCMA电池，可以将钴含量降低至10%甚至5%以内，成为了众多电池企业的下一代拳头产品。

新型锂盐LiFSi领域：包括天赐材料、永太科技、新宙邦、多氟多、宏氟锂业、康鹏科技等企业都在积极扩充LIFSI产能。规模化生产后成本优势将凸显。

碳纳米管领域：GGII预计，2022年中国碳纳米管导电浆料出货量将突破12万吨，至2025年将突破32万吨，成为锂电池导电剂领域中成长性最高的种类。

结构件领域：大圆柱电池结构件技术壁垒高于2170圆柱电池，一是取消模组结构、承载电流变大，二是尺寸变大、厚度变厚，三是底部和顶部分别设计防爆阀，正极集流盘与极柱直接焊接连接，带有 CID 设计。

科达利宣布具备大圆柱4680电池结构件的生产能力，将根据客户的实际需求为客户提供相应的配套。斯莱克也表示4680结构件新品在下游客户的验证进展顺利。

前段干电极技术：将正负极颗粒与聚四氟乙烯（PTFE）粘结剂混合，使其纤维化，直接用粉末擀磨成薄膜压到铝箔或者铜箔上，制备出正负极片。可省略繁复的辊压、干燥等工艺，大幅简化生产流程， 提升生产效率，节省成本。

全极耳技术领域：逸飞激光圆柱全极耳“智造”系列解决方案可以针对不同的发展阶段的电池企业提供试验设备、半自动设备、全自动设备、数字化车间交钥匙工程。其圆柱全极耳“智造”数字化车间交钥匙工程适合大批量、数字化生产。

需要警惕的是，干电极匀浆过程中活性材料的团聚现象仍是大圆柱规模量产的最大挑战，干电极、全极耳焊接等技术研发周期长，并存在一定know-how，其他企业何时实现突破还需保持追踪。

此外，电池生产良率也是一大关键，据了解八成的良品率下4680电池大规模量产并不具备经济性。