“期货”大圆柱电池2024年继续“难产”？

  2024年1月31日，江淮瑞风RF8正式上市，成为了第三款搭载大圆柱电池的车型。其他两款分别是：2023年6月16日上市的江淮钇为3、近期在国内巡展的特斯拉Cybertruck（赛博皮卡）。

  2023年1月28日，非常关注的特斯拉赛博越野旅行车正式开启国内巡展。8座城市分别为上海、北京、杭州、西安、深圳、重庆、成都和南京。

  马斯克此前曾表示，4680电池将是特斯拉2023年计划中的一个重要部分，特斯拉未来所有的电动车型，包括Model Y、Semi半挂式卡车、Cyber电动卡车和Roadster 2电动跑车，都将使用4680大圆柱形电池。

  按照马斯克的设想，大圆柱电池可以让特斯拉电动汽车的续航能力提升16%，而生产所带来的成本降低50%，甚至被认为是“锂电之光”。

  但事实上，马斯克2020年推出4680大圆柱电池后，直到2023年中期，大圆柱电池才开始小规模量产。据公开资料，2023年6月，特斯拉生产出第1000万颗电芯，而到2023年10月，第2000万颗4680电池电芯诞生。这在某种程度上预示着大圆柱电池电芯的年产量为3000万颗，相当于2.4万辆Cybertruck的电池使用量。

  显然，这样的电池产量与Cybertruck超过200万辆的订单量不成比例。

  另一方面，特斯拉之前宣称4680电池负极将采用碳化硅材料，以提升单位体积内的包含的能量，但某技术机构拆解电池后发现，其负极并不含有碳化硅，而是石墨。更有媒体称，4680大圆柱电池的单位体积内的包含的能量不如2170小圆柱电池。

  当前，新能源汽车的动力电池按照形状划分可分为：方形、软包、圆柱3类。方形为主流形态，占到市场占有率的60%左右。

  圆柱电池则可大致分为小圆柱和大圆柱两类，前者为直径21毫米、高度70毫米的“2170圆柱电池”，是成熟产品。而大圆柱电池则是进入市场不久，主要发展趋势为直径达46毫米、高度为80毫米的电池，也常被称为“4680圆柱电池”。

  在特斯拉看来，直径为46mm的圆柱电池是续航提升和降本的最佳尺寸。直径变小，整车需要的电池节数就增多，BMS（电池管理系统）的管理难度变大；而直径变大，电池节数减少，但电芯的散热则成为一个难点。

  而在高度上并没有一个“临界点”，所以也就有了4680、4695，甚至46120电池了。

  续航能力方面，大圆柱电池的单位体积内的包含的能量上限更高，且具有更高的安全性。以江淮瑞风RF8为例，其搭载的磷酸铁锂电池单位体积内的包含的能量为180Wh/kg，而一般的磷酸铁锂密度为100-150Wh/kg。相同重量的前提下，大圆柱电池就可以为电动汽车提供较长的续航能力和更高的性能表现。

  对于马斯克来说，搭载体积更大的4680电池就能减少电池单体的数量和焊接配件，从而简化电池包结构，降低材料的使用。另外，特斯拉4680电池的正极材料采取使用了镍钴铝（NCA）材料，价格相对低廉，且可提供更高的单位体积内的包含的能量。

  “大圆柱电池的兴起与车企降本增效的市场策略有关。”有行业人士向新能源前瞻分析，大圆柱电池因整包层面结构减少等特点，在整体成本上有一定优势，同时还具备能量密度高、功率性能好等优势。

  2020年9月，特斯拉CEO埃隆·马斯克宣布，特斯拉将生产4680电池。“对于4680电池，我们还有许多工作要做。虽然它看起来只是一个直径46毫米、高度80毫米的电池，但它本身却蕴藏着惊人的新技术。”马斯克表示。

  随后，松下、LG、亿纬锂能、远景动力、宁德时代、比克电池等企业，接连宣布了将大圆柱电池纳入公司技术发展路径。

  2023年9月，亿纬锂能在投资者互动平台上表示，公司第一条大圆柱产线万颗电池完成下线。

  2023年5月，亿纬锂能全资子公司与匈牙利土地卖方签订购地协议，购买其位于德布勒森西北工业区的土地，用来生产圆柱动力电池；同年6月首次发布46系列大圆柱轻型电池包；亿纬锂能甚至表示，46系列动力储能电池已取得未来5年的客户意向性需求，合计约392GWh；并已规划大圆柱电池超100GWh的产能，预计2023-2024年实现量产。

  松下负责电动汽车电池的首席技术官近日表示，由于松下最早将于2024年推出经过改进的新一代2170电池和4680电池，特斯拉可能会在不久的将来向市场提供更便宜的电动汽车。

  据新能源前瞻不完全统计，国内企业方面，宁德时代、远景动力、亿纬锂能、比克电池、国轩高科、中创新航、蜂巢能源、创明新能源、蔚蓝锂芯等电池企业均在4680电池或其他46系圆柱电池领域有所布局。

  其中，亿纬锂能、远景动力、宁德时代都是宝马汽车大圆柱电池的供应商。根据宝马集团的规划，将从2025年起，在“新世代”车型中使用46mm标准直径的大圆柱电池。

  毫无疑问，不只是特斯拉和马斯克，动力电池行业对于大圆柱电池的前景一致看好。

  华泰证券预计，2027年全球大圆柱电池装机量达429GWh，对应的市场规模为2144.8亿元，2023-2027年年均复合增长率可达110.7%。东北证券研报指出，2025年全球46系列大圆柱电池装机量有望达到255GWh，全球市场渗透率可提至20%。

  但大圆柱电池从实验室成功走向量产，并不一帆风顺。首先推出4680电池的特斯拉就一再“难产”。日本最大的锂电池公司松下也宣布，该公司4680大圆柱电池的量产时间将推迟到2024年4-9月，较原定时间延后一年。

  业内人士认为，大圆柱电池量产需要面对的挑战，包括极耳焊接工艺、产线、生产节奏等，其中生产的基本工艺最大的挑战在于焊接技术，及相应的设备供应。同时，圆柱形锂电池在圆柱体内部的正负极比较苛刻，电芯内部散热困难，因此对电池使用寿命有一定影响。

  良品率低也是困扰4680大圆柱电池的一个问题。近期多个方面数据显示，特斯拉4680电池的良品率已达到95%。作为对比，2170小圆柱电池的良品率是99%。

  特斯拉4680大圆柱电池量产难也体现在了其最新财报后的电线大圆柱电池重要的产能增长年，公司将在2024年三季度新建四条4680电池产线。

  马斯克还专门感谢了特斯拉的电池供应商宁德时代和松下等，也表示会增加另外的供应商。

  也因为4680大圆柱电池的“难产”，特斯拉的北美官方网站已经下线电池的Model Y AWD基础款。

  2024年1月28日，新能源前瞻在北京华贸中心参观特斯拉赛博越野旅行车时，也向特斯拉相关负责人询问，何时能买到搭载4680大圆柱电池的特斯拉Model Y，被告知“从使用场景上看，4680更适合Cybertruck”。

  看来，国内的消费者短期内是很难买到搭载特斯拉4680大圆柱电池的汽车了。

  当然，随着电池技术的一直更新和成熟，大圆柱电池或许仍会成为动力电池的主流形态，走进千家万户。

  “现在电池还处于创新非常活跃、百花齐放的时候，但相信再过10年局面应该会比较清晰。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高曾公开表示，电池技术的创新周期在30年左右，锂离子电池的应用是在2000年左右，因此预计2030年电池技术会有全方位的革新。

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