大圓柱電池究竟是什么

　　當前，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，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”，是成熟產品。

　　而大圓柱電池則是進入市場不久，主要發展方向為直徑達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的圓柱電池是續航提升和降本的最佳尺寸。直徑變小，整車需要的電池節數就增多，BMS(電池管理系統)的管理難度變大;而直徑變大，電池節數減少，但電芯的散熱則成為一個難點。

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

　　制造效率與標準化

　　在制造效率上，圓柱電池產線優勢明顯，其生產效率至少比方形或軟包電池高出50% ，隨著技術發展，如今行業頭部設備企業的圓柱電池裝配線速度普遍能達到300PPM以上，是傳統方形、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，且系統零部件設計標準化和成組工藝標準化，可讓電池成為汽車標準零部件。

　　標準化設計還使其可兼容400V至1200V等不同電壓平臺，滿足車企縮短開發周期、增加車型數量的需求。

　　大圓柱電池原位升級特性

　　新能源汽車產品迭代周期已壓縮至12—18個月，大圓柱電池“固定尺寸+多元化學體系”技術路線，成功解決標準化與個性化發展悖論。

　　它可兼容從磷酸鐵鋰(LFP)、磷酸錳鐵鋰(LMX)到三元鋰(NCM)等多種化學體系，實現電量、續航、充電時間、功率的靈活調整，將電池系統研發時間縮短到3— 6個月，并降低80%的研發費用。

　　億緯鋰能通過這種原位升級，僅調整電池材料體系，產線就能滿產滿銷，還能隨時切換生產別的產品，極大提升了產能利用率。

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

　　寶馬第六代大圓柱電池能量密度提升20%，達350Wh/kg，電池續航里程增加30%，充電速度提升30%，電驅整體能效提升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

　　從市場數據來看，雖然2024年國內圓柱電池在動力電池裝機量中占比較少，其中46系圓柱電池裝機量占比0.3%。

　　但各大研究機構預判，2025年全球市場對于大圓柱電池的需求將達到百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，對應市場規模達千億元級別。

　　德時代：規劃了8條產線、12GWh的4680大圓柱電池產能，宣布于中國和歐洲各建20GWh產能，預計2024年開始量產并于2025年正式交付，在兩輪車領域的大圓柱電池已經下線應用。

　　億緯鋰能：大圓柱電池已進入C樣階段，截止2023年6月份，電芯下線數量達到100萬支，9月實現翻倍達到200萬支。2024年2月，首款搭載其大圓柱電池的量產車型江淮瑞風上市。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。

　　中創新航：已發布“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電池生產基地，涵蓋30GWh大圓柱電池產線及研發中心，預計2024年開始量產。

　　特斯拉：已規劃美國加州、德州、內華達州工廠及德國柏林工廠自產4680電池。2023年10月宣布德州超級工廠已累計生產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能增長年。

　　LG：計劃在2023年年底前新建一條4680電池產線，在韓國天安建立了一條4680電池測試產線，計劃2023年在馬來西亞建設4680電池量產線，規劃產能8 - 12GWh，預計2025年量產。

　　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，成為大圓柱電池發展的重要里程碑，證實其在中高端乘用車市場的商業可行性。

　　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，眾多電池企業也在46系圓柱電池領域積極布局。

　　應用場景多元化

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

　　電動航空領域：電動航空領域對電池能量密度、安全性等要求極高，大圓柱電池正成為有力競爭者。

　　中創新航為小鵬匯天的兩代飛行汽車供應動力電池;贛鋒鋰電針對無人機、eVTOL領域開發的21700圓柱電芯，能量密度覆蓋330 - 400Wh/kg。

　　儲能領域：在儲能市場，大圓柱電池也展現出潛力。鵬輝能源研究院研發總監張伶俐表示，2024年大圓柱電池在儲能領域的應用實現倍數增長，特別是在增量市場上。

　　大圓柱電池憑借循環性能、寬溫層以及成本等方面的優勢，在戶儲、應急電源、通信電源等場景受到關注。特斯拉計劃將4680電池拓展到儲能領域，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。

　　結尾：面臨挑戰猶存

　　動力電池行業對于大圓柱電池的前景一致看好。華泰證券預計，2027年全球大圓柱電池裝機量達429GWh，對應的市場規模為2144.8億元，2023-2027年年均復合增長率可達110.7%。

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

　　盡管大圓柱電池優勢眾多、前景向好，但發展過程中也面臨挑戰。在成本方面，雖然制造效率提升等能降低部分成本，但與其他電池技術競爭時，仍需進一步降低成本以提高性價比。

　　在技術迭代上，雖然當前技術取得進展，但(半)固態電池等新興電池技術也在發展，大圓柱電池需持續創新，保持競爭力。

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