4680圓柱電池日漸走紅，讓越來(lái)越多的車(chē)企“為之心動(dòng)”。

近日，寶馬集團(tuán)官宣，將從2025年起率先在集團(tuán)新一代電動(dòng)汽車(chē)——“新世代”車(chē)型上配裝4680圓柱電芯，并已與寧德時(shí)代和億緯鋰能簽訂了價(jià)值超過(guò)百億歐元(目前1歐元約合人民幣7.03元)的電芯供貨合同。緊接著，億緯鋰能又宣布，公司旗下46系大圓柱電池在國(guó)內(nèi)獲得大運(yùn)汽車(chē)定點(diǎn)合作訂單。

事實(shí)上，自特斯拉在其2020年電池日首次公布將采用4680圓柱電池后，從日韓的松下、三星到國(guó)內(nèi)的億緯鋰能、比克動(dòng)力等電池廠商都紛紛涌入這一新賽道。“2023年或?qū)⒊蔀?680圓柱電池商業(yè)化應(yīng)用元年，預(yù)計(jì)2025年將有50%的特斯拉新車(chē)配裝4680圓柱電池，其在全球動(dòng)力電池封裝市場(chǎng)中的占比也將顯著提升。”華東汽車(chē)新材料技術(shù)研究院研究員林澍文在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

車(chē)企熱捧4680圓柱電池

很多人可能還記得，2020年9月23日，在特斯拉電池日活動(dòng)上，特斯拉首席執(zhí)行官馬斯克展示了由無(wú)極耳、硅負(fù)極、無(wú)鈷技術(shù)加持的4680圓柱電池，并稱通過(guò)電芯設(shè)計(jì)、電芯工廠、正負(fù)極材料以及整車(chē)電池一體化等方面技術(shù)的集成，4680電池整體成本可降低56%，電池生產(chǎn)的速度可翻倍。由此，引發(fā)行業(yè)廣泛關(guān)注。

正在推進(jìn)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的寶馬也盯上了4680圓柱電池。寶馬方面表示，與第五代方形電芯相比，第六代圓柱電芯能量密度可提升超過(guò)20%、續(xù)駛里程提升30%、充電速度提升30%、電池生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳排放量減少60%。根據(jù)已經(jīng)簽訂的協(xié)議，寶馬還計(jì)劃與億緯鋰能在中國(guó)和歐洲分別建立兩座電芯工廠，每座工廠的年產(chǎn)能達(dá)20GWh。此外，奔馳、Lucid、Rivian、蔚來(lái)、小鵬、一汽、江淮等車(chē)企也在積極籌劃布局4680圓柱電池。

值得注意的是，蔚來(lái)汽車(chē)也有意采用4680圓柱電池，該公司目前正在自研4680圓柱電池和磷酸錳鐵鋰電池，并計(jì)劃量產(chǎn)后供給蔚來(lái)旗下車(chē)型及子品牌阿爾卑斯使用。

“總體來(lái)看，4680圓柱電池與比亞迪的刀片電池，實(shí)質(zhì)都是在電芯結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新，與電池化學(xué)體系尋求進(jìn)一步突破相比，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新更容易實(shí)現(xiàn)，在一定程度上也可以提升電池安全性、降低單位成本。”北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任其魯對(duì)《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者表示，特斯拉已經(jīng)在美國(guó)得克薩斯州超級(jí)工廠開(kāi)始試產(chǎn)少量配裝4680圓柱電池的Model Y投放市場(chǎng)，以觀察和收集用戶反饋。

兼具性能與成本優(yōu)勢(shì)

那么，4680圓柱電池到底有何魅力，引多家車(chē)企競(jìng)折腰?

“客觀而言，近年來(lái)圓柱電池市場(chǎng)的發(fā)展，經(jīng)歷了從1865(也被稱為18650)到2170，再到4680的3個(gè)階段，基本上是特斯拉引領(lǐng)潮流。”林澍文表示，在命名規(guī)則上，圓柱電池?cái)?shù)字的前兩位表示直徑，后兩位或三位數(shù)字表示長(zhǎng)度，例如4680電池即表示直徑46毫米、長(zhǎng)度80毫米的電池，直徑比此前特斯拉使用的2170圓柱電池大1倍，這也是大家稱其為“大圓柱電池”的原因。容量方面，4680圓柱電池是2170圓柱電池的5倍，理論上能量密度可以提升10%～20%，與目前主流的方形三元鋰電池持平。相比之下，圓柱電池的安全性更高，這是因?yàn)閳A柱電池周邊隔熱能力更強(qiáng)，也更方便采用頂部水冷和側(cè)面水冷相結(jié)合的方式降溫。

“在防止熱失控等方面，4680圓柱電池也有優(yōu)勢(shì)。”其魯介紹，根據(jù)特斯拉公開(kāi)的數(shù)據(jù)，每輛車(chē)如果使用4680圓柱電池約需960個(gè)電芯，而之前1865圓柱電池需要7200多個(gè)電芯，2170圓柱電池需要4400多個(gè)電芯。由于電芯數(shù)量大幅減少，熱管理系統(tǒng)可以變得更精簡(jiǎn)、優(yōu)化。另外，目前的4680圓柱電池基本上都是三元鋰電池，但特斯拉及其他電池廠商也在積極研發(fā)磷酸鐵鋰圓柱電池，預(yù)計(jì)在安全性、穩(wěn)定性、壽命方面都會(huì)有所提升。

“目前來(lái)看，4680圓柱電池在快充、換電模式和回收再利用環(huán)節(jié)都具備突出優(yōu)勢(shì)。”樊文光表示，4680圓柱電池快充12分鐘可以行駛500公里。至于換電領(lǐng)域，目前行業(yè)存在電池標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、通用性較差、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本過(guò)高等問(wèn)題。而圓柱電池單體較小、形狀規(guī)則，非常適合換電模式。同時(shí)，4680圓柱電池本身具有統(tǒng)一的尺寸，對(duì)于回收、運(yùn)輸及梯次利用都更為有利。

4680圓柱電池的成本優(yōu)勢(shì)，也是其受到車(chē)企追捧的關(guān)鍵。華泰證券分析師凌岳斌在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，4680圓柱電池的制造成本比2170圓柱電池成本要低17%左右，由于減少了溶劑，省去了昂貴的涂覆機(jī)，生產(chǎn)速度最高可提升7倍。在整車(chē)優(yōu)化上，4680圓柱電池有利于車(chē)身電池一體化(CTC)底盤(pán)的開(kāi)發(fā)，不僅有利于降低制造成本，而且后期維護(hù)成本也更低。

多家電池廠商加快布局

“4680圓柱電池是未來(lái)5～10年內(nèi)中高端電動(dòng)汽車(chē)配置的最優(yōu)解。”比克動(dòng)力電池副總裁樊文光在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)多家動(dòng)力電池廠商都在躍躍欲試，搶跑4680圓柱電池新賽道。到2025年，4680圓柱電芯市占率將超過(guò)30%，達(dá)到約480GWh，超過(guò)2021年全球動(dòng)力電池總需求量。目前，比克動(dòng)力正積極推進(jìn)4680圓柱電池的量產(chǎn)。

“力神電池、蜂巢能源、松下、三星、LG能源等國(guó)內(nèi)外動(dòng)力電池企業(yè)都在積極跟進(jìn)4680圓柱電池，有的電池廠商將此作為押注未來(lái)幾年的主流電池封裝技術(shù)之一。”林澍文表示，寧德時(shí)代、億緯鋰能、比克動(dòng)力、LG能源均已表示，將在今年年底或明年投產(chǎn)4680電池。

在國(guó)內(nèi)，寧德時(shí)代高端制造基地的選址已“花落”上海浦東臨港產(chǎn)業(yè)園，這里也是其主要客戶特斯拉上海超級(jí)工廠的所在地。在特斯拉對(duì)4680圓柱電池需求大幅上升之際，寧德時(shí)代的這一布局很容易令人產(chǎn)生聯(lián)想。而億緯鋰能已經(jīng)新規(guī)劃產(chǎn)能200GWh，其中荊門(mén)圓柱電池20GWh在建產(chǎn)能項(xiàng)目預(yù)計(jì)今年年底建設(shè)完成，2023年下半年可實(shí)現(xiàn)出貨。

除了動(dòng)力廠商，從特斯拉到蔚來(lái)汽車(chē)等整車(chē)企業(yè)也在自研4680圓柱電池。“新能源車(chē)企對(duì)4680圓柱電池的布局已大致形成3個(gè)梯隊(duì)。”樊文光說(shuō)，第一梯隊(duì)處在量產(chǎn)前夜，以特斯拉為代表，預(yù)計(jì)將于2023年正式裝車(chē)投放市場(chǎng);第二梯隊(duì)處在實(shí)質(zhì)立項(xiàng)研發(fā)階段，預(yù)計(jì)將于2025年前后量產(chǎn)裝車(chē);第三梯隊(duì)處在收集信息、市場(chǎng)調(diào)研以及可行性評(píng)估階段。目前，除了特斯拉，大部分電動(dòng)車(chē)企處在第二和第三梯隊(duì)。很多大型車(chē)企已經(jīng)計(jì)劃將來(lái)在中高端車(chē)型上采用4680圓柱電池，經(jīng)濟(jì)型車(chē)型則配裝方形或刀片磷酸鐵鋰電池。

方形、圓形、軟包，誰(shuí)主沉浮

“目前，動(dòng)力電池封裝市場(chǎng)基本上形成了方形、軟包和圓柱‘三分天下’的格局，但隨著4680圓柱電池出現(xiàn)較快增長(zhǎng)，市場(chǎng)格局也將發(fā)生變化。”凌岳斌說(shuō)。數(shù)據(jù)顯示，2021年國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池封裝市場(chǎng)，方形電池依然是主力，市場(chǎng)占比約80.8%;軟包電池市場(chǎng)占比約9.5%;圓柱電池市場(chǎng)占比約9.7%。展望未來(lái)，究竟哪種動(dòng)力電池能脫穎而出，成為市場(chǎng)主流?

“三種電池自身各有長(zhǎng)處和短板，現(xiàn)階段很難說(shuō)誰(shuí)將替代誰(shuí)。”其魯介紹，目前方形電池在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用率較高，大多采用鋁殼為主，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)，外形尺寸基本由車(chē)企定制，幾乎每家車(chē)企甚至每個(gè)車(chē)型所用的電池包尺寸都不一致，為統(tǒng)一規(guī)范發(fā)展帶來(lái)難題;軟包電池采用了比鋁外殼重量更輕的鋁塑膜包裝，總體重量相對(duì)較輕，適用于混動(dòng)及增程式車(chē)型，但由于鋁塑膜易損需加裝更多保護(hù)層，生產(chǎn)成本偏高，且也存在形狀尺寸標(biāo)準(zhǔn)不一的問(wèn)題;圓柱電池技術(shù)相對(duì)成熟，外形標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，但由于使用鋼殼，因此重量較重。不過(guò)，隨著4680圓柱電池以及其他創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，未來(lái)圓柱電池的市場(chǎng)份額將有較快增長(zhǎng)。

在行業(yè)內(nèi)看來(lái)，市場(chǎng)分化是必然趨勢(shì)。“隨著材料、技術(shù)、工藝等方面的不斷進(jìn)步，三種電池的競(jìng)爭(zhēng)格局將逐漸發(fā)生變化。”林澍文指出，市場(chǎng)變化決定企業(yè)的選擇，例如，近日LG新能源就宣布放棄方形電池，理由是擔(dān)憂其商業(yè)前景，因此轉(zhuǎn)而集中精力開(kāi)發(fā)圓柱電池和軟包電池新技術(shù)。這表明動(dòng)力電池企業(yè)也在結(jié)合自身情況與市場(chǎng)發(fā)展作出新的選擇。在圓柱電池領(lǐng)域，出現(xiàn)了超高鎳多元正極、硅碳硅氧負(fù)極、單壁碳管導(dǎo)電劑等新技術(shù)。這些新技術(shù)有利于使圓柱電池克服自身短板、降低制造成本、延長(zhǎng)使用壽命，從而獲得更多主機(jī)廠的訂單，市占率也有望提升。

“盡管目前業(yè)內(nèi)對(duì)于圓柱、方形、軟包三種電池誰(shuí)將成為未來(lái)主流意見(jiàn)并不統(tǒng)一，但從發(fā)展的角度看，具備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、成本較低、安全性較高、回收利用前景較好的大圓柱電池，未來(lái)將擁有更廣闊的發(fā)展空間。”凌岳斌最后總結(jié)道，無(wú)論是從動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展的角度還是從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，在“三分天下”的動(dòng)力電池競(jìng)爭(zhēng)格局中，沒(méi)有最好，只有更好。

關(guān)鍵詞： 4680圓柱電池 億緯鋰能 比克動(dòng)力 電動(dòng)汽車(chē)