大圓柱電池量產之路：從披荊斬棘到康莊大道

自特斯拉在2020年提出明日之星-4680電池概念后，全球產業(yè)迅速響應，多家企業(yè)紛紛跟進。寶馬選擇了寧德時代、億緯鋰能和遠景動力作為其大圓柱電池供應商，而蔚來公司也自主研發(fā)了大圓柱電池，這些舉措持續(xù)推動著大圓柱電池技術的發(fā)展。特別值得一提的是，特斯拉和億緯鋰能的46系大圓柱電池都在2023年實現(xiàn)了量產上車，使得大圓柱電池備受矚目。基于此，蓋世汽車進行了大圓柱動力電池的產業(yè)研究，以供各行業(yè)相關人士參考。

根據(jù)封裝方式和形狀的不同，鋰電池可以分為方形、軟包和圓柱三種形態(tài)。方形電池單體容量大，成組效率高，但存在型號繁多、一致性差等問題；軟包電池體積小，散熱性能優(yōu)異，能量密度高（相同容量下，軟包電池采用鋁塑膜比鋼殼或鋁殼電池輕很多），但存在鼓包、技術難度高等問題。相較于方形和軟包，大圓柱電池標準化程度高，其生產效率及一致性優(yōu)勢明顯，而且隨著大圓柱電池尺寸升級，同時適配更高能的正負極材料，其能量密度也將明顯改善。

但在整個量產過程中，大圓柱電池仍存在不少產業(yè)痛點與挑戰(zhàn)：

在全極耳制備與焊接方面，存在著一些技術難點需要克服。首先，極耳模切和揉平、集流盤焊接等工序中，需要解決一系列挑戰(zhàn)。例如，極耳模切需要確保正極留白和分切對切割質量、卷繞對齊精度的高要求。此外，揉平的難點在于需要控制生產節(jié)奏，確保壓平精度和力度，以避免集流體受損或產生碎屑和粉塵等。而焊接過程中，需要應對焊點數(shù)量多、焊接精度、熔深控制和壓力控制等方面的要求，以確保避免虛焊和焊接穿孔等問題的發(fā)生?？朔@些難點，將有助于提高全極耳制備與焊接的質量和效率。

在干法工藝方面，目前整個產業(yè)還處于發(fā)展階段，雖然進展相對緩慢，但干法工藝已經取得了一些成績。它不僅減少了極片的干燥時長，同時也無需回收有機溶劑，這對生產設備投資、生產效率以及廠房面積等方面都有相當大的回報。這些優(yōu)勢有望降低電池成本，因此一直深受產業(yè)的研究和關注。盡管在大圓柱動力電池生產過程中干法工藝還存在著生產效率低以及粘結劑纖維化等挑戰(zhàn)，但特斯拉已經成功采用了干法制備來生產負極。同時，國內也有不少企業(yè)在積極研究突破干法工藝，例如清研電子、納科諾爾和嘉拓智能等公司。他們的努力將不斷推動干法工藝在大圓柱電池生產領域的發(fā)展和應用。

在2023年的市場應用中，國內圓柱構型的動力電池占據(jù)了6%的市場份額。在這些圓柱電池中，高達80%屬于26系及以上大圓柱動力電池，其中又以34系、32系、60系和46系產品為主流。此外，有近70%的圓柱形動力電池被應用于A0級別及以下的小型車輛中，主要以長安Lumin、宏光Mini EV、吉利幾何E等為代表。

另外，在產業(yè)布局方面，特斯拉與寶馬等重量級企業(yè)對于46系列大圓柱電池的明確需求起到了風向標的作用。這種需求不僅催生了其他車企的迅速反應，也促使了配套的第三方供應商們加快步伐，共同推進46系大圓柱動力電池的產業(yè)化進程。在這個進程中，4680和4695兩種型號的電池無疑成為了布局的重點，它們正成為產業(yè)發(fā)展的焦點。

隨著全球對大圓柱電池的市場需求不斷攀升，大圓柱動力電池產能布局也迅速擴張。根據(jù)公共信息源的匯總分析，目前全球主要針對46系列大圓柱電池的產能規(guī)劃已經突破了500GWh。在這場產能增長的競賽中，特斯拉和億緯鋰能顯得尤為突出，它們分別規(guī)劃了超過200GWh以及100GWh的龐大產能，引領行業(yè)發(fā)展。

回首過去，大圓柱形動力電池的發(fā)展歷程充滿了曲折。盡管如今特斯拉和億緯鋰能等企業(yè)已經實現(xiàn)了大圓柱電池的量產，但它們在性能、成本等關鍵指標方面，也尚未完全達到預期。要實現(xiàn)真正的大規(guī)模交付，產業(yè)仍需繼續(xù)提高生產良率，并在設備和工藝層面加速創(chuàng)新，以便為大圓柱形動力電池的騰飛鋪平道路，走上真正的康莊大道。