2020年特斯拉公布4680后，全球車(chē)企與電池企業(yè)重拾對(duì)大圓柱技術(shù)路線關(guān)注。然而，四年多時(shí)間過(guò)去，大圓柱電池在動(dòng)力端的放量顯然不及預(yù)期。業(yè)內(nèi)曾判斷2023年會(huì)是大圓柱電池放量“元年”，但實(shí)際的量產(chǎn)裝車(chē)進(jìn)度陷入滯后。

反觀2024年市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，大圓柱電池反而在儲(chǔ)能領(lǐng)域加速放量。億緯鋰能、鵬輝能源、時(shí)代聯(lián)合、航天鋰電、中比新能源、華立源、利維能、創(chuàng)明新能源均布局儲(chǔ)能LFP(磷酸鐵鋰)大圓柱電池，并實(shí)現(xiàn)出貨。

值得發(fā)問(wèn)的是，為何大圓柱電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域放量先于動(dòng)力?動(dòng)力大圓柱產(chǎn)業(yè)化存在哪些卡點(diǎn)?仍有觀點(diǎn)認(rèn)為大圓柱電池將在2025年迎來(lái)放量元年，其放量有望在2025迎來(lái)“爆發(fā)”嗎?在方形電池技術(shù)迭代如此之快的情況下，國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈還值得重押大圓柱電池嗎?

儲(chǔ)能大圓柱電池放量先行

鵬輝能源研究院研發(fā)總監(jiān)張伶俐在2024年11月表示，2024年大圓柱電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了倍數(shù)增長(zhǎng)，特別是在增量市場(chǎng)上。

據(jù)高工產(chǎn)研(GGII)《2024年中國(guó)大圓柱鋰電池行業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》，大圓柱電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域走俏，尤其在便攜式儲(chǔ)能、戶用儲(chǔ)能對(duì)電池倍率性要求更高的場(chǎng)景中，兩大領(lǐng)域出貨同比增速在2024年突破100%，并預(yù)計(jì)到2030年出貨量將達(dá)100GWh。

此前便攜式儲(chǔ)能、戶用儲(chǔ)能主要采用18650、21700類(lèi)的小圓柱電池，2024年正加速向3系、4系大圓柱切換。大圓柱電池在保持圓柱電池原有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，提供了更高的成組效率，有助于進(jìn)一步降低成本，驅(qū)動(dòng)大疆、公牛、華寶新能等企業(yè)態(tài)度上轉(zhuǎn)向用大圓柱電池配套便攜式儲(chǔ)能。而戶用儲(chǔ)能對(duì)電池倍率性能要求更高，大圓柱放量信號(hào)更為顯著，GGII數(shù)據(jù)顯示，2024年戶用儲(chǔ)能領(lǐng)域大圓柱電池應(yīng)用已達(dá)GWh規(guī)模。

另外，6系大圓柱也開(kāi)始應(yīng)用于工商業(yè)儲(chǔ)能領(lǐng)域。時(shí)代聯(lián)合第五代“60系列”LFP儲(chǔ)能大圓柱電池已面市應(yīng)用。

據(jù)GGII調(diào)研，2024年多家電池企業(yè)大圓柱產(chǎn)線吃緊，投擴(kuò)產(chǎn)方面，對(duì)于大圓柱電池的產(chǎn)能規(guī)劃持續(xù)加碼。2024年億緯鋰能50億加碼大圓柱電池?cái)U(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目中，就有31億元用于23GWh圓柱磷酸鐵鋰儲(chǔ)能動(dòng)力電池項(xiàng)目，另外19億元用于21GWh大圓柱乘用車(chē)動(dòng)力電池。

整體看來(lái)，大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化在儲(chǔ)能領(lǐng)域向前一大步。另外，GGII還指出，與便攜式儲(chǔ)能、戶用儲(chǔ)能類(lèi)似，兩輪車(chē)領(lǐng)域大圓柱電池出貨增速也超100%，增速達(dá)150%，出貨量2.5GWh。

GWh級(jí)別的放量規(guī)模疊加多元領(lǐng)域的逐步滲透，2024年是大圓柱電池放量拐點(diǎn)已成業(yè)內(nèi)共識(shí)。

為何儲(chǔ)能大圓柱電池放量先于動(dòng)力?

GGII在藍(lán)皮書(shū)中指出，大圓柱在儲(chǔ)能以及兩輪車(chē)領(lǐng)域放量的特點(diǎn)之一，是替代容量相近方型/軟包電池，對(duì)比方型比能、倍率、成組效率更高，對(duì)比軟包更安全、成本更低。

這背后，是大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化在2024年已經(jīng)有了顯著的進(jìn)展，單線產(chǎn)能良率、效率的提升讓大圓柱電池的綜合性能優(yōu)勢(shì)開(kāi)始顯現(xiàn)，為放量奠定基礎(chǔ)。

一方面，產(chǎn)業(yè)對(duì)大圓柱電池工藝達(dá)成共識(shí)。

比克電池此前表示，如正極端子的焊接方式就有超聲焊、點(diǎn)焊和穿透焊等多種選擇。然而，到了2024年，業(yè)內(nèi)對(duì)于頭部端子的焊接已經(jīng)基本上達(dá)成了一致的技術(shù)路線，即穿透焊接。此外，在集流盤(pán)、極柱焊接以及封口方面上，激光工藝在精度控制、熔深、溫度控制成熟度提升、成本下降，未來(lái)有望成為主流。

另一方面，圓柱電池產(chǎn)線良率持續(xù)提升。

良率方面，億緯鋰能在2024年3月就曾披露，其大圓柱電池的良率可以做到90%以上，小圓柱電池產(chǎn)線良率可以做到更高(98%);特斯拉也披露其良率已經(jīng)突破95%;鵬輝能源的大圓柱電池良率保持在96%以上。

工藝方面，2024年在焊接、裝配等對(duì)于大圓柱更具挑戰(zhàn)的環(huán)節(jié)，都有進(jìn)一步的工藝升級(jí)。例如，通過(guò)優(yōu)化全極耳成型工藝、焊接技術(shù)、改進(jìn)卷繞對(duì)齊度控制等措施，來(lái)克服制程工藝中的難題，以實(shí)現(xiàn)大圓柱產(chǎn)線效率的突破，目前大圓柱電池生產(chǎn)效率普遍在50-150PPM。

但上述進(jìn)步還無(wú)法達(dá)到動(dòng)力市場(chǎng)預(yù)期。儲(chǔ)能、動(dòng)力大圓柱產(chǎn)品在材料體系、極片工藝乃至殼體等方面都存在差異。要實(shí)現(xiàn)動(dòng)力市場(chǎng)理想中的高能量密度、快充、低成本目標(biāo)，動(dòng)力大圓柱還有更多工程化難題需要解決。

不同于儲(chǔ)能大圓柱以LFP材料體系為主，因動(dòng)力大圓柱電池在能量密度被抱以更高的期待(250Wh/kg為門(mén)檻、瞄準(zhǔn)300Wh/kg以上)，動(dòng)力大圓柱通常采取高鎳正極+摻硅負(fù)極的材料體系。問(wèn)題在于這類(lèi)材料體系提高能量密度的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)更高的產(chǎn)氣與熱安全風(fēng)險(xiǎn)。

另外，材料體系還需要考慮與全極耳結(jié)構(gòu)適配的問(wèn)題。全極耳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在理論上具備更快的充放電優(yōu)勢(shì)，然而，在高倍率充放電條件下電池更容易發(fā)生容量衰減。尤其負(fù)極中，純硅的導(dǎo)電性較差。因此，需要添加碳納米管類(lèi)的導(dǎo)電劑來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)電性，從而補(bǔ)償大圓柱快充性能。此外，硅負(fù)極本身易于膨脹的特性也對(duì)負(fù)極的壽命產(chǎn)生了很大影響。

大圓柱殼體有鋼殼、鋁殼兩種選擇。其中鋼殼受膨脹影響形變小，抗沖擊，可靠性更高。動(dòng)力大圓柱負(fù)極中硅含量會(huì)有所提高，產(chǎn)氣問(wèn)題會(huì)更嚴(yán)重，更需要大圓柱結(jié)構(gòu)上具備高剛性，更適合用于動(dòng)力大圓柱。而儲(chǔ)能常用的LFP大圓柱電池大多使用鋁殼。

為防止電池正極活性材料對(duì)鋼殼氧化，鋼殼焊接需進(jìn)行鍍鎳鋼。相比之下，產(chǎn)業(yè)鋁殼焊接工藝更為成熟，預(yù)鍍鎳鋼殼焊接還有待成熟。

在工藝上，被業(yè)內(nèi)視為標(biāo)桿的特斯拉4680以正負(fù)極應(yīng)用干法電極工藝為目標(biāo)。

在特斯拉的設(shè)計(jì)下，干法工藝相較于傳統(tǒng)的濕法工藝，可以顯著提高電池能量密度，并通過(guò)簡(jiǎn)化工藝流程、省去濕法工藝中的溶劑顯著降低成本。據(jù)特斯拉估算，干法電極工藝可以將生產(chǎn)成本降低16%，產(chǎn)線投資成本降低34%，極片生產(chǎn)占地減少70%。

即便如此，多年來(lái)，特斯拉也只在負(fù)極實(shí)現(xiàn)了干法的突破，成本更高的正極仍從 LG 新能源和兩家中國(guó)電池公司采購(gòu)濕法正極。

2024年7月消息稱(chēng)，干法正極的4680電池設(shè)計(jì)已經(jīng)定型，將會(huì)推動(dòng)特斯拉4680產(chǎn)能向前一大步。但2024年9月特斯拉第1億顆4680下線，至今并未有確切消息顯示正負(fù)極均為干法工藝的4680實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)。

盡管大圓柱電池確實(shí)在車(chē)端放量陷入遲滯，但可以確定的是，2024年大圓柱通過(guò)在多元場(chǎng)景的滲透迎來(lái)GWh級(jí)別的放量“拐點(diǎn)”。

面對(duì)動(dòng)力大圓柱電池的差異化要求，產(chǎn)業(yè)還需要時(shí)間對(duì)高鎳正極+摻硅負(fù)極材料體系、干法電極工藝、鋼殼圓柱焊接等問(wèn)題做進(jìn)一步解決。

那么拐點(diǎn)之后，大圓柱全面“爆發(fā)”是在2025還是在更遠(yuǎn)的未來(lái)?在方形電池技術(shù)迭代如此之快的情況下，中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈還值得押注大圓柱電池嗎?

大圓柱電池有望在2025年迎來(lái)爆發(fā)嗎?

展望2025，大圓柱電池放量“爆發(fā)”表現(xiàn)出三方面的機(jī)會(huì)。

機(jī)會(huì)一：以特斯拉、寶馬為代表的國(guó)際車(chē)企搭載大圓柱電池車(chē)型加速推向市場(chǎng)，拉動(dòng)頭部電池企業(yè)46系大圓柱儲(chǔ)備產(chǎn)能釋放。2025H1為全球動(dòng)力大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃量產(chǎn)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

綜合寧德時(shí)代、億緯鋰能、LG新能源、三星SDI、國(guó)軒高科、比克電池等大圓柱產(chǎn)能規(guī)劃，各電池企業(yè)將在2025年實(shí)現(xiàn)10GWh級(jí)的大圓柱量產(chǎn)，主要集中在2025H1，在2026進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模。多家規(guī)模在30-50GWh，特斯拉與億緯鋰能規(guī)模超100GWh。

2024年7月前，特斯拉自產(chǎn)的4680電池，每周產(chǎn)能只夠裝1000輛 Cybertruck。未來(lái)，特斯拉將把4680電池廣泛應(yīng)用于其他車(chē)型中，包括Model Y、Semi半掛式卡車(chē)、Cybertruck和Roadster 2電動(dòng)跑車(chē)等。有分析指出，在這一需求節(jié)奏下保守估計(jì)到2025年底4680產(chǎn)能將超過(guò)70GWh。

億緯鋰能堅(jiān)定大圓柱電池路線多年，公司董事長(zhǎng)劉金成在2024年末再次表達(dá)對(duì)圓柱電池表示看好。

億緯鋰能已在2023年內(nèi)披露，公司46系列大圓柱電池已取得未來(lái)5年客戶意向性訂單合計(jì)約472.31GWh。2024年半年報(bào)顯示，46系電池累計(jì)裝車(chē)超2.1萬(wàn)臺(tái)，單臺(tái)最長(zhǎng)行駛里程超過(guò)8.3萬(wàn)公里。

2024年12月，億緯鋰能再次就大圓柱電池分享觀點(diǎn)，2025年多種材料體系((LMX、LFP、NCM))的大圓柱電池將迎來(lái)“元年”，認(rèn)為圓柱較方形更適合插混，并預(yù)計(jì)2025年大圓柱需求預(yù)計(jì)5GWh。

與億緯鋰能一樣，寧德時(shí)代同為拿到寶馬大圓柱訂單的供應(yīng)商。2024年12月，寧德時(shí)代寶馬供應(yīng)商大會(huì)上宣布，2026 年開(kāi)始，寧德時(shí)代將陸續(xù)在全球和中國(guó)為寶馬“新世代”架構(gòu)的純電車(chē)型供應(yīng)圓柱電池。寶馬2026年將在沈陽(yáng)投產(chǎn)首款新世代車(chē)型，并根據(jù)中國(guó)消費(fèi)者需求進(jìn)行量身定制。

為配套寶馬，寧德時(shí)代將在中國(guó)和歐洲的兩座電池工廠生產(chǎn)46系圓柱電池，規(guī)劃每座電池工廠產(chǎn)能20GWh，為全球貢獻(xiàn)40GWh新型46系大圓柱產(chǎn)能。

機(jī)會(huì)二：多元新興市場(chǎng)崛起，高倍率市場(chǎng)有望大圓柱電池打開(kāi)多元需求增量。

一個(gè)不容忽視的變化是，全極耳工藝越來(lái)越成熟，在小圓柱中已經(jīng)引發(fā)變革，全極耳小圓柱電池已在全球電動(dòng)工具、小動(dòng)力、無(wú)人機(jī)市場(chǎng)風(fēng)靡，在這些應(yīng)用中帶來(lái)了直接的倍率提升與效率升級(jí)，獲得市場(chǎng)認(rèn)可。

在航空動(dòng)力電池這一對(duì)倍率性更為關(guān)注的賽道中，大圓柱電池正實(shí)現(xiàn)逐步滲透。

中創(chuàng)新航(14.16, 0.26, 1.87%)半固態(tài)“頂流”圓柱電池支持10C+持續(xù)性放電，已經(jīng)為小鵬飛行汽車(chē)供貨;凌頂能源也以大圓柱結(jié)構(gòu)為核心推出航空動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)向多家代表性無(wú)人機(jī)、eVTOL企業(yè)供貨。

機(jī)會(huì)三：干法工藝、硅基負(fù)極等動(dòng)力大圓柱所面臨的產(chǎn)業(yè)化卡點(diǎn)，也在掣肘固態(tài)電池發(fā)展，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化熱潮將驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)在更短的時(shí)間內(nèi)交出更優(yōu)的解法。

目前，干法電極在電極材料的選擇與改性、材料勻漿、輥壓精度、工藝參數(shù)的精確控制、生產(chǎn)效率低方面均存在難點(diǎn)，且并非孤立存在，需要電池、材料、設(shè)備端共同解決。

逸飛激光與松山湖材料實(shí)驗(yàn)室達(dá)成合作，聯(lián)合開(kāi)發(fā)新型結(jié)構(gòu)化極片與激光微加工技術(shù);專(zhuān)注干法電極工藝的企業(yè)納科諾爾與歐陽(yáng)明高院士工作站聯(lián)合打造的固態(tài)電池實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目也在近日開(kāi)工。

中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈還值得押注大圓柱電池嗎?

最后，在方形電池技術(shù)迭代如此迅速的情況下，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈還需要重視大圓柱電池嗎?高工鋰電現(xiàn)在的答案是“需要”。

這一問(wèn)題的提出，與寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群與馬斯克在2024年末的“激烈辯論”不無(wú)關(guān)系。曾毓群透露，在這次辯論中，他向馬斯克論述了大圓柱電池為什么不行，馬斯克對(duì)此陷入沉默。

業(yè)內(nèi)確實(shí)對(duì)大圓柱存在信心搖擺的情緒。有數(shù)據(jù)指出，2024年大圓柱電池新增投產(chǎn)線產(chǎn)能不足10GWh。如此看來(lái)，與頭部企業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃對(duì)比，實(shí)際新增產(chǎn)能謹(jǐn)慎得多。像億緯鋰能如此，企業(yè)領(lǐng)袖劉金成堅(jiān)持公開(kāi)表示重押大圓柱電池路線的企業(yè)越來(lái)越少。

從電池設(shè)計(jì)看，適配多元的材料體系，圓柱電池在能量密度、倍率性能、成組效率、標(biāo)準(zhǔn)化、成本多維度具備極強(qiáng)的綜合優(yōu)勢(shì)?？v觀電動(dòng)工具、二輪車(chē)、儲(chǔ)能、新能源汽車(chē)，甚至無(wú)人機(jī)、eVTOL、人形機(jī)器人等新興市場(chǎng)，圓柱電池都能與方形甚至是半固態(tài)電池較個(gè)高下。

億緯鋰能、小鵬汽車(chē)也表達(dá)過(guò)，車(chē)企希望電池技術(shù)能夠平臺(tái)化、大規(guī)模應(yīng)用，以解決實(shí)際需求，大圓柱的標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)勢(shì)與這一訴求契合。

市場(chǎng)對(duì)于大圓柱電池抱有極大的期待，橫亙?cè)诖髨A柱電池與市場(chǎng)應(yīng)用之間的，是材料、工藝等方面的工程化難題。

但全極耳工藝的突破已為18系、21系小圓柱電池打開(kāi)更廣闊的高倍率市場(chǎng)，對(duì)于大圓柱，隨著上述工程化問(wèn)題得以解決，良率、效率、與成本突破后，大圓柱電池將進(jìn)一步對(duì)方型電池市場(chǎng)構(gòu)成威脅。只是面對(duì)大圓柱系列工程化問(wèn)題，堅(jiān)持攻克還是調(diào)轉(zhuǎn)方向，是個(gè)問(wèn)題。

目前，中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈已在全球具備顯著的優(yōu)勢(shì)，擁有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)，可以自由地?fù)肀虼笫袌?chǎng)。這是可以孕育任何優(yōu)勢(shì)鋰電技術(shù)的土壤，也是任何優(yōu)勢(shì)技術(shù)想要彎道超車(chē)時(shí)的對(duì)標(biāo)對(duì)象。

2024年，產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化表現(xiàn)出空前的決心，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電池技術(shù)向前的一大步。大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化或許也需要等待時(shí)機(jī)，迎來(lái)新突破，而堅(jiān)持大圓柱技術(shù)路線也必將對(duì)電池企業(yè)的造血能力是個(gè)不小的考驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)，寧德時(shí)代、中創(chuàng)新航、億緯鋰能這些位列全球動(dòng)力電池裝機(jī)量前列造血能力更強(qiáng)的電池企業(yè)，仍在對(duì)大圓柱電池做產(chǎn)業(yè)化突破。

寧德時(shí)代為寶馬新世代推出的大圓柱有4680、4695兩種規(guī)格，有消息稱(chēng)寧德時(shí)代研發(fā)的大圓柱電池循環(huán)壽命是業(yè)內(nèi)的3倍以上，能量密度比業(yè)內(nèi)高出10%。

中創(chuàng)新航定位于高端動(dòng)力市場(chǎng)的“頂流”大圓柱電池產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)裝車(chē)，甚至搭載eVTOL，該電池采用固液混合電解液，極限溫度耐受可達(dá)200℃，能量密度高達(dá)350Wh/kg，支持10C+持續(xù)性放電，滿足飛行汽車(chē)整個(gè)航程的適應(yīng)性。“頂流高能-超級(jí)飛行電池”計(jì)劃于2026年上市。

2024年，億緯鋰能推出了大圓柱Omnicell電池，具備6C快充能力包含包括高比能材料體系技術(shù)、全極耳連接技術(shù)、大圓柱平臺(tái)工藝技術(shù)、熱蔓延安全控制技術(shù)在內(nèi)的多項(xiàng)新型技術(shù)的研發(fā)突破。

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