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在动力电池的封装形式上，方形和软包电池一直处于主流地位，而圆柱电池鲜少被广大车企采纳。时间来到2023年，这一现状或将迎来变局。
1月28日，有报道称，全球汽车巨头之通用汽车，正在考虑在将其电动车型中所使用的软包电池转向圆柱形电池，后者很可能会选择类似特斯拉4680规格的电芯。
在此之前，宝马集团也曾宣布，从2025年开始在其“新级别”电动汽车中使用大圆形电池，并将在中国和海外两座电池厂生产加工产品，年产能高达40GWh。
另外，保时捷、沃尔沃、Stellantis、江淮等国内外车企也相继释放出计划应用大圆柱电池的信号。
圆柱电池的“巨大的突破”
为何有越来越多车企将目光转向圆柱形电池？一切还要从特斯拉的4680大圆柱电池说起。
在动力电池封装形式的采用上，特斯拉是为数不多大规模使用圆柱型动力电池的车企，从最早期Model S上使用的1865电池，到目前Model 3和Model Y上使用的2170电池。在造车路上，特斯拉对于核心部件大多选择自研，其中包括动力电池。
特斯拉4680电池；图片来源：特斯拉
2020年9月，4680大圆柱电池首次于特斯拉“电池日”上现身，便被埃隆·马斯克称之为电池技术上的“巨大的突破”。从命名上来看，4680是一款直径为46mm、高度为80mm的大圆柱型电池。特斯拉表示，相比2170电池，4680电池的单体能量提高了5倍，可使车辆行驶里程提高16%。未来，随着电池材料和汽车设计的改进，将使续航里程净增加56%，生产成本下降54%。
以特斯拉畅销车型Model 3为例，若使用2170电芯，装满整个电池组需要约4400枚，电池容量在78.3kWh左右。若采用4680电芯，则仅需950余枚即可装满整个电池组，对应的总容量可以达到130kWh，提升75%。
由此可见，采用单体体积更大的4680电芯，可以减少封装材料数量，降低包装电芯外壳成本，重量也会随之降低。另外，大体积电芯带来的另一个好处是，电芯之间空隙变大，更容易布置散热装置。
正是基于大圆柱更好的散热性能，特斯拉4680电池采用高镍正极+硅碳负极材料，以及无极耳技术，大大降低了高镍电池热失控的风险，还将能量密度提升到了300kWh/kg。
天风证券分析指出，大圆柱电池优势是应对热失控能力强，劣势是成组效率低，和高镍三元结合正好扬长避短，高镍三元的优势是高能量密度，劣势是热稳定性差，4680搭配高镍三元可充分发挥二者能量密度高和安全性好的优势。
行业周知，在汽车电动化的发展进程中，动力电池的重要性不言而喻，其续航里程、成本一直是制约纯电动汽车快速实现市场全面渗透的重要因素。且自2021年以来，动力电池原材料遭遇多次涨价，让车企增效降本的需求愈发强烈，在性能、成本、安全方面更具优势的4680大圆柱电池能够快速出圈不足为奇。
大圆柱电池优势明显，但也并非没有缺点。
据了解，采用无极耳技术的4680电池在生产工艺上面临着诸多挑战，特别表现在分切、注液、揉平和激光焊接等环节。其中，在激光焊环节——从传统两个极耳的点焊到全极耳面焊，焊接工序和焊接量都变多，激光强度和焦距不容易控制，易焊穿烧到电池内部或者无法焊全。而这些问题直接影响着4680电池良品率的提升。
2021年7月，马斯克还坦言4680电池遭遇量产瓶颈。经过持续不断地改进，在2022年第三季度的电话会议上，特斯拉CEO马斯克表示：“公司终于在4680电池上获得了快速发展。”据悉，2022年上半年，特斯拉加州工厂生产的小批量4680电芯良品率已达92%。目前，在美国得州的奥斯汀超级工厂，特斯拉4680电池周产量已足够满足1000多个电池组的制造。
全球掀起4680电池热潮
在特斯拉的带动下，近年来，全球电动汽车行业几乎掀起了4680电池热潮。
如文章开篇所述，不但有越来越多的车企从方形、软包电池路线，转为跟踪圆柱电池技术路线，同时也有越来越多的动力电池企业开始加大对大圆柱电池的推广和布局。
根据盖世汽车研究院整理分析，特斯拉与松下是市场推出4680电池进展较快的两家企业，另有LG新能源、宁德时代、亿纬锂能、比克电池、远景动力、蜂巢能源等电池企业都在积极跟进包括4680在内的大圆柱电池。
图片来源：盖世汽车研究院
作为特斯拉的电池供应商，松下早在2021年11月便透露4680大圆柱电池已接近量产，新4680产线正在建设，预计2022年投入生产。
2022年6月，LG新能源表示将投资5820亿韩元（约合30亿元人民币）在韩国欧昌工厂新建基础设施用于生产4680电池，新生产线的产能为9GWh，预计将在2023年下半年投产。
同年8月，三星SDI中国区负责人崔勋在世界新能源汽车大会上宣布，三星确定在研发46系列电池，包括4680、4695和46120三种类型电池。根据规划，三星 SDI 将在马来西亚工厂批量生产4680电池，规划产能为8-12 GWh。
国内动力电池企业宁德时代已规划8条产线12GWh的4680大圆柱电池产能，并2022年9月宣布将于中国和欧洲各建20GWh产能，预计2024年开始量产并于2025年正式交付。
亿纬锂能则在2022年12月发布了新一代4695大圆柱电池，能量密度达到350Wh/kg，能够实现9min超快充及500-1000km续航，制造成本降低50%。据悉，该公司46系列大圆柱电池项目正按计划有序推进。根据规划，亿纬锂能2025年大圆柱电池总产能将超过100GWh。
前文提到，宝马集团将从2025年起在“新世代”车型中使用圆柱电芯，其寻找的圆柱电池供应商就是宁德时代和亿纬锂能。据悉，宝马已向这两家合作伙伴授予了价值超过百亿欧元（约737亿元人民币）的电芯生产需求合同。
此外，宝马集团还宣布同远景动力达成长期合作，后者将从2026年起为其新一代车型提供圆柱电池。为此，远景动力将在美国南卡罗莱纳州新建一座零碳电池工厂为宝马提供产品，规划产能30GWh，计划将于2026年投产。
蜂巢能源曾在2021年上海车展上展出过一款23Ah的4680电池，NCM正极，规划能量密度235Wh/kg，循环寿命高于1200次，用于纯电动汽车，不过量产时间未知。
值得一提的是，就在日前（1月28日），深圳市比克动力电池有限公司宣布与江苏省常州市签订战略合作协议，比克动力将斥资130亿元在常州建设其大圆柱电池产线，建成后产能将达到30GWh。
作为国内最早一批生产圆柱电池的企业之一，比克大圆柱目前主要有46系、3x系和26系等系列，电芯高度覆盖70mm到160mm。据了解，在市场关注度最高的46系列，比克在2021年开始陆续有样品批量交付，性能表现符合预期，依据8-15分钟的不同快充能力，目前电芯能量密度在280Wh/kg至330Wh/kg之间。
4680迎来规模化市场应用拐点
综合国内外电池厂商的布局以及车企的应用需求，盖世汽车研究院分析指出， 4680大圆柱电池预计将在2023年迎来规模化市场应用拐点。
且值得关注的是，在大圆柱电池量产取得阶段性进展后，近期，特斯拉还宣布将持续加大对4680大圆柱电池的投入。
据悉，特斯拉将投资超过36亿美元扩建内华达州的超级工厂，并将新建两座工厂，其中一座即为4680电池工厂。新电池工厂规划年产能达100GWh，将适配150万辆轻型车。
对此，有分析人士指出，特斯拉此举背后，一方面是希望通过4680电池实现增效降本，并搭载在全系列电动汽车中；另一方面则是计划将4680电池应用拓展至储能领域（2022年特斯拉总装机量6.5千兆瓦时，同比增长64%）。更有分析人士认为，特斯拉更深层的目的，在于引领大圆柱电池浪潮，制定标准后，促使其余电池厂商选择站队。
不管是何种原因，一个可以确认的趋势是：属于大圆柱电池的时代正在加速到来。
银河证券发布研究报告称，后补贴时代，性价比为王，4680大圆柱电池应运而生，通过电芯设计、电芯工厂、正负极材料以及整车电池一体化这五个方面，4680电池整体成本可以下降56%。
未来，大圆柱将替代部分软包和方形的市场份额。除Model3，特斯拉全部车型都计划采用或部分采用4680电池。预计2025年，特斯拉4680车型销量有望达到121万辆，对应电池装机量约178GWh。叠加宝马等企业，保守预测2025年4680电池装机量将超过200GWh。
