大圓柱電池迎來量產 是企業“翻紅”秘密武器還是行業眾望所歸？

近日，比克電池召開媒體溝通會，分享了4680(直徑46mm,高80mm)大圓柱動力電池技術的最新進展及未來產品規劃。據透露，比克電池正與客戶合作進行4680大圓柱電池的應用開發，電芯樣品預計今年年內批量下線。

去年，特斯拉就在其電池日上亮相了一款全新的4680大圓柱電池，讓這類型產品開始在行業內嶄露頭角。

如今在國內市場，比克電池領先一步推廣4680大圓柱電池的舉動頗為引人關注。它是這家企業準備“翻紅”的秘密武器，還是整個行業的眾望所歸?

♦ 大圓柱電池迎來量產

4月7日，受益于年底前開始研發特斯拉4680大圓柱電池的消息利好，美國CBAK能源科技有限公司(以下簡稱“CBAK”)股價盤后拉升，漲幅接近17%

在2020年特斯拉電池日上，該公司首席執行官馬斯克展示了4680大圓柱電池新品，當時引起了不小的轟動。據悉，相比2170(直徑21mm，高70mm)電池，特斯拉4680大圓柱電池直徑更長、高度更高，同時由于電芯容量變大及采用無模組設計，其僅由約950個電芯組成，能量密度則提升至300kWh/kg，并且減少約370個零件，減輕了整體重量、可提升生產速度。

除前文提及的CBAK外，松下官方宣布將于今年下半年在特斯拉美國內華達州超級工廠量產4680大圓柱電池。LG化學則計劃2023年為特斯拉生產4680大圓柱電池。

我國動力電池企業在這個領域也開始發力。比克電池高調公布了4680大圓柱電池技術和量產計劃。蜂巢能源董事長兼首席執行官楊紅新在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，該公司今年也將切入大圓柱電池領域。今年再早些時候，CBAK宣布已與江淮汽車簽署了一項為期3年的聯合產品開發戰略協議，其中包括4680大圓柱電池及電池組。

♦ 無(全)極耳技術助力“出圈”

動力電池電芯目前基本上分為圓柱、軟包及方形三類。近兩年，圓柱電池的裝機率有所回升。數據顯示，2020年，國內新能源汽車動力電池裝機量62.85GWh，同比微增1%。其中，雖然方形電池仍是主力，但圓柱電池裝機量達8.35GWh，同比驟增101.9%，成為惟一實現同比增長的產品類型。

新能源汽車行業獨立研究者曹廣平表示，電芯形狀是由內部材料體系的特性及整車的用電需求共同決定的。圓柱電池卷繞工藝成熟、成本低，但芯內熱量不易散出，熱管理設計及效果稍差，且成組后體積能量密度稍低。

不過，無極耳(全極耳)技術的突破，讓4680大圓柱電池極大改善了散熱性能。據介紹，無極耳技術能夠成數量級地降低電池內阻和發熱速率，在解決高能量密度電芯的散熱問題上具有較強的優勢。隨著無極耳技術的發展，動力電池主要發熱部件得以去除，內阻減少，熱穩定可控性更高。

2020年5月，特斯拉正式披露“無極耳”電池專利，其核心設計理念是通過正負極集流體與蓋板/殼體直接連接，成倍增大電流傳導面積、縮短電流傳導距離，從而大幅降低電池內阻，減少發熱量延長電池壽命，并提高充放電峰值功率。

無極耳技術是4680大圓柱的前提，極耳的數量和位置分布對電池內部的電流分布和溫升產生顯著的影響，直接決定電池放電效率。“基于在圓柱電池領域的多年研發、生產經驗，我們已提前布局4680大圓柱技術，并借助全極耳技術強化大圓柱電芯功率性能，形成了獨有的全極耳技術路線。”比克電池首席科學家林建博士對記者說。

♦ 降成本是主要動因

“降成本仍然是4680大圓柱電池受到關注的重要原因。”曹廣平認為，圓柱電池由于技術相當成熟且成本較低，所以未來還有較大的市場。此外，電芯尺寸增大了，在電池包中數量就可以減少，BMS的成本也將隨之降低。

“比克電池在多年前就已看清趨勢，認識到在圓柱電池領域，單體的尺寸肯定越做越大。”林建表示，相比于傳統的小圓柱產品，4680大圓柱電池能有效提高電池系統的整體空間利用率，減少結構件的使用和生產工序，降低成本，同時兼顧能量密度、輸出功率、安全等性能。因此，它將逐步成為圓柱電池技術發展的主要趨勢。

根據特斯拉公布的數據，4680大圓柱電池的能量密度可提升5倍，續駛里程可提升16%，輸出功率可提升6倍，成本可降低14%。

在楊紅新看來，4680大圓柱電池電芯的生產工藝將發生變化，可實現更快速度的大規模生產，使產出成倍增加。這就為大圓柱電池找到了一個可以與方形、軟包電池競爭的突破口——標準化模塊能夠隨意拓展，因為它很小，可靈活布置，同時電池包內的電芯數量大幅減少，平臺可拓展性非常好，同時將大幅降低制造成本。“找到這個突破口后，大圓柱電池的市場前景很廣闊。作為行業新生力量，我們就希望找到這樣一個‘藍海’，快速切入進去，把蜂巢能源的優勢體現出來。”他說道。

由于歷史原因，我國方形動力電池所占比重較大，圓柱電池應用式微。而現在，不少整車企業與供應商又將目光重新放在“升級”后的圓柱電池上。那么，大圓柱電池的到來能否改變整個行業的現有格局?

“目前動力電池技術百花齊放，應該說屬于純市場競爭。整車企業并不十分關心采用哪種形狀的動力電池，只要技術路線的安全性好、成本低、性能高就會被采用。”一家不愿透露姓名的整車企業相關負責人直言。

曹廣平認為，目前電芯內部結構及材料體系的發展仍處于多元化階段，未來大的方向是固態類電池及鋰硫、鋰空電池等，固態電池目前也傾向于采用大電芯，不過不一定是圓柱電池。

楊紅新指出，4680大圓柱電池找到了制造工藝和尺寸的突破口，在很多場景下的應用潛力較大，預計未來方形電池將占比40%，軟包電池將占比30%，圓柱電池將占比20%～30%。

“動力電池目前亟待突破的方向主要在于安全性、續駛里程、快充、成本及溫度‘窗口’等，基于高鎳三元+硅體系的大圓柱電池能夠全面地解決上述問題。就行業整體而言，我們認為4680大圓柱電池的批量生產將于2023年啟動，未來市場需求量預計會有1～2倍的增長。除乘用車外，特種車輛、航天、航海都是可以探索和拓展的應用領域。”林建表示。(趙玲玲)