大圆柱“元年”之问（上）：抢跑2024，放量换向储能

为何大圆柱电池在储能领域放量先于动力？动力大圆柱产业化存在哪些卡点？

2020年特斯拉公布4680后，全球车企与电池企业重拾对大圆柱技术路线关注。然而，四年多时间过去，大圆柱电池在动力端的放量显然不及预期。业内曾判断2023年会是大圆柱电池放量“元年”，但实际的量产装车进度陷入滞后。

反观2024年市场动态，大圆柱电池反而在储能领域加速放量。亿纬锂能、鹏辉能源、时代联合、航天锂电、中比新能源、华立源、利维能、创明新能源均布局储能LFP（磷酸铁锂）大圆柱电池，并实现出货。

值得发问的是，为何大圆柱电池在储能领域放量先于动力？动力大圆柱产业化存在哪些卡点？仍有观点认为大圆柱电池将在2025年迎来放量元年，其放量有望在2025迎来“爆发”吗？在方形电池技术迭代如此之快的情况下，国内锂电产业链还值得重押大圆柱电池吗？

高工锂电将梳理大圆柱电池产业化中的进展与卡点，对以上问题进行探讨，上篇将重点探讨为何大圆柱储能电池放量先于动力，动力、储能大圆柱电池的哪些差异导致了放量节奏的不同。

储能大圆柱电池放量先行

鹏辉能源研究院研发总监张伶俐在2024年11月表示，2024年大圆柱电池在储能领域的应用实现了倍数增长，特别是在增量市场上。据高工产研（GGII）《2024年中国大圆柱锂电池行业发展蓝皮书》，大圆柱电池在储能领域走俏，尤其在便携式储能、户用储能对电池倍率性要求更高的场景中，两大领域出货同比增速在2024年突破100%，并预计到2030年出货量将达100GWh。

此前便携式储能、户用储能主要采用18650、21700类的小圆柱电池，2024年正加速向3系、4系大圆柱切换。大圆柱电池在保持圆柱电池原有优势的基础上，提供了更高的成组效率，有助于进一步降低成本，驱动大疆、公牛、华宝新能等企业态度上转向用大圆柱电池配套便携式储能。而户用储能对电池倍率性能要求更高，大圆柱放量信号更为显著，GGII数据显示，2024年户用储能领域大圆柱电池应用已达GWh规模。

另外，6系大圆柱也开始应用于工商业储能领域。时代联合第五代“60系列”LFP储能大圆柱电池已面市应用。据GGII调研，2024年多家电池企业大圆柱产线吃紧，投扩产方面，对于大圆柱电池的产能规划持续加码。

2024年亿纬锂能50亿加码大圆柱电池扩产项目中，就有31亿元用于23GWh圆柱磷酸铁锂储能动力电池项目，另外19亿元用于21GWh大圆柱乘用车动力电池。整体看来，大圆柱电池产业化在储能领域向前一大步。另外，GGII还指出，与便携式储能、户用储能类似，两轮车领域大圆柱电池出货增速也超100%，增速达150%，出货量2.5GWh。GWh级别的放量规模叠加多元领域的逐步渗透，2024年是大圆柱电池放量拐点已成业内共识。

为何储能大圆柱电池放量先于动力？

GGII在蓝皮书中指出，大圆柱在储能以及两轮车领域放量的特点之一，是替代容量相近方型/软包电池，对比方型比能、倍率、成组效率更高，对比软包更安全、成本更低。这背后，是大圆柱电池产业化在2024年已经有了显著的进展，单线产能良率、效率的提升让大圆柱电池的综合性能优势开始显现，为放量奠定基础。

一方面，产业对大圆柱电池工艺达成共识。比克电池此前表示，如正极端子的焊接方式就有超声焊、点焊和穿透焊等多种选择。然而，到了2024年，业内对于头部端子的焊接已经基本上达成了一致的技术路线，即穿透焊接。此外，在集流盘、极柱焊接以及封口方面上，激光工艺在精度控制、熔深、温度控制成熟度提升、成本下降，未来有望成为主流。

另一方面，圆柱电池产线良率持续提升。良率方面，亿纬锂能在2024年3月就曾披露，其大圆柱电池的良率可以做到90%以上，小圆柱电池产线良率可以做到更高（98%）；特斯拉也披露其良率已经突破95%；鹏辉能源的大圆柱电池良率保持在96%以上。

工艺方面，2024年在焊接、装配等对于大圆柱更具挑战的环节，都有进一步的工艺升级。例如，通过优化全极耳成型工艺、焊接技术、改进卷绕对齐度控制等措施，来克服制程工艺中的难题，以实现大圆柱产线效率的突破，目前大圆柱电池生产效率普遍在50-150PPM。但上述进步还无法达到动力市场预期。

储能、动力大圆柱产品在材料体系、极片工艺乃至壳体等方面都存在差异。要实现动力市场理想中的高能量密度、快充、低成本目标，动力大圆柱还有更多工程化难题需要解决。不同于储能大圆柱以LFP材料体系为主，因动力大圆柱电池在能量密度被抱以更高的期待（250Wh/kg为门槛、瞄准300Wh/kg以上），动力大圆柱通常采取高镍正极+掺硅负极的材料体系。问题在于这类材料体系提高能量密度的同时，也会带来更高的产气与热安全风险。

另外，材料体系还需要考虑与全极耳结构适配的问题。全极耳结构设计在理论上具备更快的充放电优势，然而，在高倍率充放电条件下电池更容易发生容量衰减。尤其负极中，纯硅的导电性较差。因此，需要添加碳纳米管类的导电剂来增强导电性，从而补偿大圆柱快充性能。

此外，硅负极本身易于膨胀的特性也对负极的寿命产生了很大影响。大圆柱壳体有钢壳、铝壳两种选择。其中钢壳受膨胀影响形变小，抗冲击，可靠性更高。动力大圆柱负极中硅含量会有所提高，产气问题会更严重，更需要大圆柱结构上具备高刚性，更适合用于动力大圆柱。而储能常用的LFP大圆柱电池大多使用铝壳。为防止电池正极活性材料对钢壳氧化，钢壳焊接需进行镀镍钢。相比之下，产业铝壳焊接工艺更为成熟，预镀镍钢壳焊接还有待成熟。

在工艺上，被业内视为标杆的特斯拉4680以正负极应用干法电极工艺为目标。在特斯拉的设计下，干法工艺相较于传统的湿法工艺，可以显著提高电池能量密度，并通过简化工艺流程、省去湿法工艺中的溶剂显著降低成本。据特斯拉估算，干法电极工艺可以将生产成本降低16%，产线投资成本降低34%，极片生产占地减少70%。即便如此，多年来，特斯拉也只在负极实现了干法的突破，成本更高的正极仍从 LG 新能源和两家中国电池公司采购湿法正极。

2024年7月消息称，干法正极的4680电池设计已经定型，将会推动特斯拉4680产能向前一大步。但2024年9月特斯拉第1亿颗4680下线，至今并未有确切消息显示正负极均为干法工艺的4680实现了大规模量产。而针对上述工程化难点产业化行至何处？大圆柱电池放量会在2025还是更远的未来？大圆柱“元年”之问（下），高工锂电将继续追问。

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