4680再次站上风口将成圆柱电池终极形态？

伴随着特斯拉宣布4680电池版Model Y即将交付北美用户，大圆柱电池再次站在风口浪尖。

亿纬锂能董事长刘金成表示，4680圆柱电池可谓极致标准，极致可靠，极致制造，极致系统自2020年9月特斯拉电池日4680电池亮相以来，国内外动力电池企业似乎都嗅到了新的商机，从松下，LG新能源，三星SDI，到国内的亿威锂电，自行车，蜂巢能源等等

相比之前的18650等小型圆柱形电池，为什么这次的4680备受关注刘金成甚至认为大型圆柱形电池可能是动力电池的终极技术方向，因为它体现了绝对的安全性和成本优势

真的是这样吗。

从18650年到4680年，圆柱形电池继续成长

特斯拉和松下的合作可以说见证了圆柱电池的发展。

圆柱形电池最早出现在1991年左右，也就是日本索尼开发的18650，也就是直径18mm，长度65mm的圆柱形锂电池这款电池是全球首款商用锂离子电池，也是目前市面上最常见的圆柱形电池型号多用于工业和消费领域

特斯拉随后开启了汽车圆柱形锂电池的商业化时代。

2008年，特斯拉推出了第一款跑车由于当时动力电池方案还不是很成熟，而松下18650电池有很深的技术积累，其安全性和一致性达到了很高的水平，所以特斯拉首先将其作为车辆的动力电池每个动力电池包含大约6831个松下18650电池

为了进一步提高电芯的能量密度，降低成本，2017年特斯拉和松下联合研发的21700圆柱形电池成功问世，并应用于Model 32700圆柱电池采用NCA+硅碳方案，能量比18650提升50%同时，21700系统的价格约为170美元/瓦时，比18650电池系统的185美元/瓦时低约9%

此后，特斯拉继续致力于圆柱形电池的放大2019年，特斯拉申请了4680项大缸专利2020年9月，特斯拉在股东大会暨电池日上率先发布了无极耳，硅阳极，无钴技术加持的4680电池实验表明，4680电池从10%充到80%只需要15分钟，而21700电池充到70%需要25分钟预计4680大圆柱电池能量提升5倍，续航里程提升16%，功率提升6倍

2022年5月，特斯拉宣布，计划正式向普通用户交付4680电池版本的Model Y这款车型配备了特斯拉4680电池和结构电池组，目前只交付给德州工厂附近的用户与此同时，特斯拉还要求松下加快其4680电池的开发

特斯拉为什么选择4680主要原因是能量密度的提高，安全性和成本的降低

能量密度方面，4680单体电池能量密度可达300Wh/kg，高于目前160—200Wh/kg的锂铁单体和200—300Wh/kg的三元电池。

特斯拉电池日官方数据显示，从21700到4680，电池单体体积增加了448%，但表面积只增加了180%，即结构部件占电池组总重量的比例伴随着圆柱形电池直径的增加而降低，而大型圆柱形电池的能量密度却增加了。

就应用材料而言，正极主流厂商仍然采用三元电池使用的NCM811高镍方案关键点是阳极材料目前大部分电池使用石墨负极，石墨在实际应用中的比容量已经达到330—370 mAh/g左右，已经达到理论比容量372mAh/g的天花板，硅的比容量比石墨高10倍，达到4200 mAh/g，特斯拉早在2017年配备2.17万块电池时就引入了硅掺杂技术，掺杂了约5%—6%的硅合金，占比相对较小由于4680不锈钢外壳机械强度高，可以充分吸收充放电过程中硅的膨胀力，未来硅的掺杂比例可能超过10%

可是，新材料的应用也存在一些问题华安证券新能源汽车首席陈晓对第一财经表示，前期的固定资产投资，单位投资，加工成本都会比较大，整条生产线的运转和良品率的提高都需要一段时间

圆柱形电池的安全性主要体现在热失控上方形和软包电池表面平整，模块成型后几乎没有缝隙，导致热量失控时传热明显但即使圆柱形电池充分接触，曲面上仍然会有较大的缝隙，单体能量也较低，在一定程度上可以阻碍电池之间的热量传递

有锂电池技术专家表示，圆柱形电池设计的最大特点是，当圆柱形电池的规格给供应商时，只要电池工程师关注电池的特性，常规配比和容量提升，后续的模块和封装工程师就可以在这个规格上测试不同的热管理方案，因此圆柱形电池在安全性方面具有很强的可塑性。

成本方面，4680主要通过扩大电池尺寸和CTC设计来降低成本。

从整条包装线来看，圆柱壳的投资成本可能会降低30%—40%上述锂电池技术专家表示480的电池数量可以从18650的6000多块减少到960块，意味着PACK空间的利用率提高，BMS的控制难度降低

从电池成本来看，圆柱形电池的优势已经显现目前21700电池成本约为0.698元/Wh，预计2025年4680电池成本为0.323元/Wh，而2022年方形电池成本为0.75元/Wh，兴业证券预计2025年为0.55元/Wh

由于4680具有双重结构，它不仅可以作为能源供应装置，也可以作为结构部件，可以灵活地应用于各种车辆的CTC设计与21700电池相比，4680可以减少370个零件

根据特斯拉电池日的公开信息，特斯拉有信心将4680台的成本降低56%，包括电池设计14%，电池工厂18%，阳极材料5%，阴极材料12%，电池底盘集成7%。

但就实际情况而言，专家认为，目前圆柱电池的成本曲线仍处于较高位置，真正实现特斯拉的目标成本可能还需要很长时间，尤其是目前高镍材料和电池相关配方的价格仍偏高。

国内电池厂商加快布局，何时量产仍需观察。

2017年后，由于新能源汽车补贴下降，初期支持圆柱电池的短寿命低端车型无法获得补贴圆柱形电池受到方形电池的挤压，市场份额从2017年的27.2%下降到2020年的9.7%以圆柱航线为主的比克一度陷入债务危机，而沃特玛最近宣布破产

伴随着4680的出现，国内厂商再次将目光投向了圆柱形电池。

如果要做什么，圆柱形电池的生产线扩张更快，资本支出更低，比方形电池更容易生产一位新能源基金经理表示

亿纬锂能2021年11月公告，将投资建设年产20GWh乘用车大型圆柱形电池生产线及配套设施，总投资约32亿元，2022年6月，公司公告了多个重大电池项目投资，其中乘用车用锂离子动力电池项目总投资额为43.75亿元该项目投产后，将形成年产20GWh大圆筒46系列动力储能锂离子电池的产能

亿纬锂能董事长刘金成曾表示，大型圆柱电池和叠层锂铁电池将是公司在动力电池领域重点布局和发展的产品方向目前，亿纬锂能的发展进步有目共睹，但快充容量，内阻和相应的能量密度可能达不到高标准要求

最近几天有消息称，当代安培科技有限公司已收到宝马公司的定点通知，将为宝马新款电动车供应圆柱形电池为了降低电池的成本，宝马考虑从2025年开始在新的电动平台中使用圆柱形电池

据业内人士透露，当代安培科技有限公司在溧阳有一条圆柱形生产线，2021年将生产约2—3GWh对于当代Amperex科技有限公司来说，切入特斯拉需求的速度会比预期更快

此外，江淮汽车，蜂巢能源，BIC电池等都是用大柱子排出来的

2021年2月，江淮汽车与CBAK能源科技签署为期三年的联合产品开发战略协议，双方将联合开发4680锂电池和电池组，蜂窝能源2021年切入大圆筒领域公司在上海车展创新日展示了4680电池的研发成果，采用与特斯拉相同的无极耳结构，比克是国内首家拥有4680全耳大圆柱电池的电池公司此前预计2021年将批量铺开4680个细胞样本

业内人士表示，国内企业如亿纬锂能，当代安培科技有限公司在圆柱形电池的研发和量产方面，在国际上处于有利地位中国从电池厂建设到投产保持了8—10个月的高效记录，在厂房到位，入口建设，设备投产的时间点上，中国优势明显所以国内生产速度比国外快，投产可能要两三年

但目前新势力和一些老牌企业主要是在做圆柱电池的前期研究，后续模块的设计和制造工艺还需要评估更何况，这些企业真正的计划有多少，有多少可靠的供应商可以量产，有多少可以稳定出货，都是不确定的

技术迭代速度快，4680很难成为圆柱电池的终极形态。

从各大厂商加速布局4680的趋势来看，大家并不怀疑特斯拉在电池层面的选择。

伴随着特斯拉4680电池搭载车辆的交付，光大证券预计2025年特斯拉4680电池搭载车辆销量将突破160万辆，占总销量近50%，装机量有望达到123GWh在特斯拉高销量和4680技术不断成熟的背景下，预计2025年全球4680—电池装机量将达到264GWh，是全球动力电池和圆柱电池装机量中最高的

商业前景光明，有观点认为4680很可能成为圆柱形电池的终极形态不过，多位业内人士对第一财经表示，这种说法可能性极小

技术上的事情很难说都是一步一个脚印感觉不太可能上述基金经理表示

虽然目前4680圆柱电池风头正劲，但并不是所有的电池厂商都抢着做大圆柱陈晓说，说是最终形态有点绝对，因为有的厂家不着急往高镍方向发展，有的只做方壳或者小圆柱体目前行业还处于发展阶段，一切皆有可能大家都在摸索

事实上，不仅圆柱形电池的技术在进步，方形电池也在加速变化。

以前的比亚迪芯片电池，体积利用率提高了50%以上升级后，它从30%到80%的快速充电速度仅为20分钟，外部放电功率为6kW后来有了当代安培科技有限公司推出的第三代CTP技术，即麒麟电池在相同的化学系统和相同的电池组尺寸下，麒麟电池组的功率比4680系统可以提高13%

华东汽车新材料技术研究所研究员林表示，在未来，大型圆柱形电池可能与方形电池共存就像目前三元锂电池和磷酸铁锂电池并存一样，为用户减少焦虑的各种技术探索都是有价值的