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(shù)的最新進(jìn)展及未來產(chǎn)品規(guī)劃。據(jù)透露，比克電池正與客戶合作進(jìn)行4680大圓柱電池的應(yīng)用開發(fā)，電芯樣品預(yù)計(jì)今年年內(nèi)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(chǎn)品開始在行業(yè)內(nèi)嶄露頭角。

如今在國內(nèi)市場，比克電池領(lǐng)先一步推廣4680大圓柱電池的舉動頗為引人關(guān)注。它是這家企業(yè)準(zhǔn)備“翻紅”的秘密，還是整個行業(yè)的眾望所歸？

大圓柱電池迎來量產(chǎn)

4月7日，受益于年底前開始研發(fā)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(jià)盤后拉升，漲幅接近17％

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在2020年特斯拉電池日上，該公司首席執(zhí)行官馬斯克展示了4680大圓柱電池新品，當(dāng)時(shí)引起了不小的轟動。據(jù)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(shí)由于電芯容量變大及采用無模組設(shè)計(jì)，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(chǎn)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(nèi)華達(dá)州超級工廠量產(chǎn)4680大圓柱電池。LG化學(xué)則計(jì)劃2023年為特斯拉生產(chǎn)4680大圓柱電池。

我國動力電池企業(yè)在這個領(lǐng)域也開始發(fā)力。比克電池高調(diào)公布了4680大圓柱電池技術(shù)和量產(chǎn)計(jì)劃。蜂巢能源董事長兼首席執(zhí)行官楊紅新在接受《中國汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示，該公司今年也將切入大圓柱電池領(lǐng)域。今年再早些時(shí)候，CBAK宣布已與江淮汽車簽署了一項(xiàng)為期3年的聯(lián)合產(chǎn)品開發(fā)戰(zhàn)略協(xié)議，其中包括4680大圓柱電池及電池組。

無（全）極耳技術(shù)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(jī)率有所回升。數(shù)據(jù)顯示，2020年，國內(nèi)新能源汽車動力電池裝機(jī)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(jī)量達(dá)8.35GWh，同比驟增101.9％，成為惟一實(shí)現(xiàn)同比增長的產(chǎn)品類型。

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新能源汽車行業(yè)獨(dú)立研究者曹廣平表示，電芯形狀是由內(nèi)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(nèi)熱量不易散出，熱管理設(shè)計(jì)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(shù)的突破，讓4680大圓柱電池極大改善了散熱性能。據(jù)介紹，無極耳技術(shù)能夠成數(shù)量級地降低電池內(nèi)阻和發(fā)熱速率，在解決高能量密度電芯的散熱問題上具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。隨著無極耳技術(shù)的發(fā)展，動力電池主要發(fā)熱部件得以去除，內(nèi)阻減少，熱穩(wěn)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(shè)計(jì)理念是通過正負(fù)極集流體與蓋板/殼體直接連接，成倍增大電流傳導(dǎo)面積、縮短電流傳導(dǎo)距離，從而大幅降低電池內(nèi)阻，減少發(fā)熱量延長電池壽命，并提高充放電峰值功率。

無極耳技術(shù)是4680大圓柱的前提，極耳的數(shù)量和位置分布對電池內(nèi)部的電流分布和溫升產(chǎn)生顯著的影響，直接決定電池放電效率。“基于在圓柱電池領(lǐng)域的多年研發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，我們已提前布局4680大圓柱技術(shù)，并借助全極耳技術(shù)強(qiáng)化大圓柱電芯功率性能，形成了獨(dú)有的全極耳技術(shù)路線?！北瓤穗姵厥紫茖W(xué)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(guān)注的重要原因?！辈軓V平認(rèn)為，圓柱電池由于技術(shù)相當(dāng)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(shù)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(rèn)識到在圓柱電池領(lǐng)域，單體的尺寸肯定越做越大?！绷纸ū硎荆啾扔趥鹘y(tǒng)的小圓柱產(chǎn)品，4680大圓柱電池能有效提高電池系統(tǒng)的整體空間利用率，減少結(jié)構(gòu)件的使用和生產(chǎn)工序，降低成本，同時(shí)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(shù)發(fā)展的主要趨勢。

根據(jù)特斯拉公布的數(shù)據(jù)，4680大圓柱電池的能量密度可提升5倍，續(xù)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(chǎn)工藝將發(fā)生變化，可實(shí)現(xiàn)更快速度的大規(guī)模生產(chǎn)，使產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)化模塊能夠隨意拓展，因?yàn)樗苄?，可靈活布置，同時(shí)電池包內(nèi)的電芯數(shù)量大幅減少，平臺可拓展性非常好，同時(shí)將大幅降低制造成本?！罢业竭@個突破口后，大圓柱電池的市場前景很廣闊。作為行業(yè)新生力量，我們就希望找到這樣一個‘藍(lán)海’，快速切入進(jìn)去，把蜂巢能源的優(yōu)勢體現(xiàn)出來?！彼f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(yīng)用式微。而現(xiàn)在，不少整車企業(yè)與供應(yīng)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(yè)的現(xiàn)有格局？

“目前動力電池技術(shù)百花齊放，應(yīng)該說屬于純市場競爭。整車企業(yè)并不十分關(guān)心采用哪種形狀的動力電池，只要技術(shù)路線的安全性好、成本低、性能高就會被采用?！币患也辉竿嘎缎彰恼嚻髽I(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人直言。

曹廣平認(rèn)為，目前電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)及材料體系的發(fā)展仍處于多元化階段，未來大的方向是固態(tài)類電池及鋰硫、鋰空電池等，固態(tài)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(yīng)用潛力較大，預(yù)計(jì)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(xù)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(yè)整體而言，我們認(rèn)為4680大圓柱電池的批量生產(chǎn)將于2023年啟動，未來市場需求量預(yù)計(jì)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(yīng)用領(lǐng)域?！绷纸ū硎尽?/p>