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作者：潮一 李典，編輯：水鏡
喊了4年的大圓柱電池量產(chǎn)時代似乎真的要來了。
9月15日消息，特斯拉宣布第1億顆4680電池正式下線。特斯拉CEO馬斯克也發(fā)文祝賀了其電池團隊。而在三個多月前（6月6日），特斯拉才宣布第5000萬顆4680電池下線，可以說僅3個多月產(chǎn)量就翻了一番。
據(jù)悉，特斯拉已經(jīng)在其德州超級工廠實現(xiàn)了4680電池的規(guī)?；a(chǎn)，并計劃進一步擴大產(chǎn)能，在內華達工廠投資擴建，用于生產(chǎn)電動重卡Semi和4680電池，電池產(chǎn)能規(guī)劃達到100GWh。特斯拉還有更大的產(chǎn)業(yè)野心，未來其4680電池產(chǎn)能將提升至1000GWh以上，其長期產(chǎn)能目標甚至達到2TWh、3TWh。
而在一個星期前（9月9日），松下能源也宣布已為4680圓柱汽車電池的量產(chǎn)做好準備，和歌山工廠經(jīng)過改造，將成為該電池的主要生產(chǎn)地。松下方面還舉行了開產(chǎn)儀式以紀念這一時刻。在最終評估后，量產(chǎn)將正式開始。
在國內，億緯鋰能率先實現(xiàn)大圓柱電池量產(chǎn)交付，截至2024年6月18日，公司已累計完成 21000臺交付，其中13000臺車輛穩(wěn)定運行超1000公里，最長里程達83000公里。2024年上半年億緯鋰能還推出了大圓柱Omnicell電池，具備6C快充能力，可實現(xiàn)5分鐘續(xù)航300公里，低溫環(huán)境下續(xù)航提升20%，低溫加速性能提升100%。
“單體能量提升5倍，行駛里程提高16%；未來，隨著電池材料和汽車設計的改進，將使續(xù)航里程凈增加56%，生產(chǎn)成本下降54%?！?這是4年前（2020年）特斯拉在其 “電池日” 上公布的4680大圓柱電池一系列核心數(shù)據(jù)，震撼業(yè)界。
而在2022年9月，寶馬集團也宣布從2025年起在其新世代車型中使用46系列大圓柱電池，并先后與國內電池廠商億緯鋰能、寧德時代、遠景動力達成46系大圓柱電池的供應合作，累計提供超過100GWh的訂單量。特斯拉和寶馬等國際車企巨頭對于46系列大圓柱電池的明確需求使其成為了一種新風向，此后奔馳、通用、保時捷、沃爾沃等車企巨頭也都紛紛宣布未來將使用或考慮使用大圓柱電池，都希望在下一代車型和電池設計上爭取主動權。
動力電池一直是電車的心臟，特斯拉發(fā)起的4680電池自然被視為車企巨頭們掌控自身命脈的契機。
顯然，這很可能是一場決定未來十年全球動力電池，乃至儲能電池產(chǎn)業(yè)新格局的關鍵 “戰(zhàn)爭”。
在過去激蕩的十幾年間，中國鋰電從行業(yè)追趕者成為了產(chǎn)業(yè)引領者，這既是一部不屈不撓的奮斗史，也是一部永不停歇的創(chuàng)新史。在技術為王的時代，最高效的商業(yè)模式是什么，就是每一個企業(yè)集中所有力量于一個點進行攻堅，最終共同完成產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新。這一種模式，在當今的半導體、芯片、新能源等領域仍在轟轟烈烈地上演。
縱觀世界電池發(fā)展歷史，每一代電池技術的成熟發(fā)展和商業(yè)化應用均需要經(jīng)過數(shù)十年的驗證。時下，鋰電池產(chǎn)業(yè)進入新一輪的技術迭代期，又到了決定下一個十年產(chǎn)業(yè)新格局的歷史關鍵節(jié)點。
億緯鋰能董事長劉金成曾公開表示，“大圓柱電池成為行業(yè)的王者，已經(jīng)初露曙光?！?比克電池副總裁樊文光在23年4月也表示，“大圓柱電池的量產(chǎn)，已進入到黎明前的攻堅階段?！?/p>
樊文光認為，作為未來5-10年內中高端電動車的最優(yōu)解和電動汽車滲透率的突破口，2025年中國大圓柱電芯市占率將超過30%，超過2021年全球總需求量。大圓柱之 “大” 并不只在于電池尺寸，更在于步子之大、前景之大和挑戰(zhàn)之大。
綜合各券商研報及相關公司公告，預計2025年大圓柱電池市場需求在144.2GWh-235GWh；其中華泰證券分析認為，2027年全球大圓柱電池裝機量有望達到429.0GWh，對應總體市場規(guī)模將達到2144.8億元人民幣。
如今，寧德時代、億緯鋰能、松下、LG新能源、三星SDI、比克電池等海內外電池巨頭目前也紛紛下場，重金布局大圓柱電池領域，加速大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化進程。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全球已有超過50家企業(yè)布局大圓柱電池產(chǎn)品并進行了產(chǎn)能規(guī)劃，其中達GWh級別產(chǎn)能規(guī)劃的企業(yè)超15家。其中，特斯拉和億緯鋰能的規(guī)劃產(chǎn)能分別達到210GWh和130GWh，寧德時代、松下、三星SDI、遠景動力和比克電池的規(guī)劃產(chǎn)能均超過 30GWh，并已有明確的目標客戶。
毫無疑問，“大圓柱電池” 的時代序幕已經(jīng)開啟，綜合產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢分析及判斷，未來誰能更快速且高效地完成產(chǎn)業(yè)布局，可能將成為決定這樣新技術戰(zhàn)爭成敗的關鍵。
戰(zhàn)略優(yōu)勢與市場空間分析
如果按照封裝形式來劃分，鋰電池可以分為方形、圓柱、軟包三種形態(tài)，從技術角度看，三種形態(tài)的電池各有千秋，且各有劣勢。
近年在寧德時代和比亞迪等頭部動力電池企業(yè)帶動下，方形電池一直占據(jù)絕對主導地位，根據(jù)高工鋰電，2023年國內動力電池中，方形、圓柱、軟包的出貨量占比分別為93.6%、3.4%、2.9%。
但事實上，通過技術及數(shù)據(jù)分析，大圓柱電池在經(jīng)濟性、安全性和回收利用價值等方面都更具明顯優(yōu)勢。比如在降本方面，46系列電芯體積變大，需要的電池單體數(shù)量下降，焊接配件相應減少，提高電池成組效率，簡化BMS管理難度；而在性能方面，較大尺寸使得金屬外殼占比降低、正負極活性材料的比例上升，能量密度提高；此外全極耳技術的應用，亦可縮短電子路徑，降低電池內阻，減小充放電過程中的損耗，提升放電效率。
可以說，幾乎是特斯拉憑借一己之力，扛起了 “大圓柱電池” 技術及產(chǎn)業(yè)化崛起的大旗。
縱觀圓柱電池產(chǎn)業(yè)化進程，從1991年索尼公司發(fā)明首款商業(yè)化鋰電池—18650圓柱電池起，到圓柱電池首次規(guī)模化應用電動汽車，就用了近17年時間。
時間回撥到2008年，特斯拉首款豪華轎跑車 Roadster正式上市，其搭載的電池是松下生產(chǎn)的近7000顆圓柱電池，開創(chuàng)電動汽車應用圓柱電池的先河。
此后，特斯拉與松下持續(xù)推進大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化進程，到了2017年，特斯拉又與松下聯(lián)合推出21700圓柱電池并搭載于Model 3中，該電池采用NCA+少量摻硅負極方案，單體容量較18650電池提升約50%。
直到2020 年特斯拉在其 “電池日” 上正式公布了4680大圓柱電池這一創(chuàng)新產(chǎn)品。據(jù)介紹，4680電池是一種新型大圓柱電池，直徑46毫米，高度80毫米。單體能量方面，特斯拉宣稱4680電池是現(xiàn)有2170電池的五倍。特斯拉表示，相比2170電池組，4680電池組將使車輛的行駛里程提高16%。未來，隨著電池材料和汽車設計的改進，將使續(xù)航里程凈增加56%，生產(chǎn)成本下降54%。
根據(jù)36氪報道，特斯拉的干法電極技術，不僅可以用在4680上，也是未來固態(tài)電池的終極生產(chǎn)方式。這一技術可以將整條產(chǎn)線縮短約100米，接近一個足球場的長度。有行業(yè)人士告訴36氪，正負極全部用干法制造，單瓦時的電芯價格可以節(jié)省2-3分錢。
這是什么概念？當下方形磷酸鐵鋰電芯的最低報價為每瓦時0.32元，其中BOM成本與制造、人工等合計就要0.28-0.3元。特斯拉節(jié)省出來的部分，已經(jīng)是大部分二線電池廠的利潤所在。
顯然，這一產(chǎn)品一旦實現(xiàn)量產(chǎn)將為特斯拉構筑巨大的技術與成本優(yōu)勢。
我們進一步分析數(shù)據(jù)會發(fā)現(xiàn)，4680大圓柱電池本質是電池結構的優(yōu)化，能夠做到大容量和高能量密度的同時，兼具散熱佳、集成度高的優(yōu)點，但對材料體系、生產(chǎn)工藝及設備都提出更高要求。相較于方形、軟包封裝，升級后的大圓柱電池在動力電池領域優(yōu)勢明確，主要體現(xiàn)在五個方面：
首先，在安全性方面，大圓柱電池是目前幾種主流電池形態(tài)中安全性最高的，因其應力均勻，散熱性能好，電芯數(shù)量下降與無極耳設計等降低了電池的熱管理難度，疊加泄壓閥、集成結構件等技術增強了電池包的結構強度；
再看性價比方面，由于工藝簡單、高度標準化、在整包層面結構件減少、成組簡單等因素，大圓柱電池在整體成本上具備一定優(yōu)勢；
其次在續(xù)航方面，大圓柱電池的高安全上限使得其可以支持高鎳三元、硅基負極等更為激進、更高能量密度的化學體系，據(jù)特斯拉數(shù)據(jù)，相比21700電池，4680電池的單體電芯容量提高5倍，續(xù)航提高16%；
而在使用壽命方面，三元電芯雖然循環(huán)次數(shù)相對較少，但是因為高能量密度，能量吞吐量和日歷壽命高，因此其在使用壽命上并不存在劣勢；
最后在快充方面，因為采用無極耳技術，縮短了電子電流在電池中的移動距離，從而大幅提高充電速度。業(yè)內人士分析指出基于大圓柱的高安全性，使它成為搭載兼顧高能量和超級快充的最佳載體。大圓柱電池能夠在保障安全和足夠的續(xù)航里程的同時，進一步提升快充性能，助力電動車使用體驗媲美燃油車。
根據(jù)華泰證券的研究，大圓柱電池在電動汽車領域優(yōu)勢顯著，有望成為中高端電動車的最優(yōu)解。事實上，動力電池近兩年大量新進入者主要從大眾型產(chǎn)品做起，持續(xù)加碼產(chǎn)能導致同質化競爭、低端產(chǎn)能過剩，而在中高端電池方面，確實呈現(xiàn)出 “供不應求” 的趨勢。
目前除了特斯拉，寶馬、梅賽德斯奔馳、通用、保時捷、沃爾沃等車企巨頭也都紛紛宣布未來將使用或考慮使用大圓柱電池，都希望在下一代車型和電池設計上爭取主動權。
其中寶馬集團是另一家明確將大圓柱電池視為未來主要技術方向的車企，將用于其新世代(Neue Klasse)車型架構的純電車型，其此前選用的技術路線則是方形電池。
2022年下半年，寶馬集團分別與寧德時代、億緯鋰能、遠景動力達成大圓柱電池電池采購合同。三家電池供應商將分別在中國、歐洲和北美建立電池工廠，為寶馬集團供貨。總體規(guī)模達110GWh，按照純電動汽車動力電池容量在60-90KWh范圍計算，滿產(chǎn)后裝車輛將超過110萬輛。
和特斯拉類似，寶馬集團選用的大圓柱電池也采用46毫米的直徑，但電池高度并非80毫米，而是采用了95毫米和120毫米兩種選項。
在特斯拉和寶馬集團兩大車企巨頭帶領下，“大圓柱電池有望成為未來技術主流” 近乎已是行業(yè)共識。
此外，23年1月28日，據(jù)TheElec報道，通用汽車正在考慮在其電動汽車中使用圓柱形電池而非軟包電池。其未來的新電動汽車平臺上將支持使用類似4680規(guī)格的大圓柱電池，但具體規(guī)格尚未有新消息流出。
在國內市場，蔚來自研面向900V的46105大圓柱電芯和電池包，單顆電芯能量密度高達292Wh/kg行業(yè)領先，整包容量120kWh，超充快換電池包充電效率達到5C。
而江淮汽車則認為高鎳+硅 “46系” 圓柱電池，一方面可以做到高安全；另一方面電芯可以實現(xiàn)豎放，在整車設計和空間利用方面有著更為明顯的優(yōu)勢。目前 “46系” 圓柱電池江淮主要走的是合作研發(fā)的模式，并且已在研發(fā)4680等多款大圓柱電芯，也有部分從外部供應商（中比能源）導入。
事實上，除了車用領域之外，大圓柱電池也在加速滲透戶用儲能領域。當前鋰離子電池中磷酸鐵鋰電池的安全性更高，但能量密度偏低、成本低，更適用于儲能領域。其中戶用儲能市場對容量、便攜的需求不同，進而對電芯靈活串并聯(lián)的要求更高，以磷酸鐵鋰材料為主的大圓柱電池憑借其靈活成組優(yōu)勢在戶用儲能領域性能凸顯，包括億緯鋰能、鵬輝能源、海辰儲能、中比新能源、 時代聯(lián)合等電池企業(yè)均陸續(xù)推出了針對戶用儲能市場的大圓柱磷酸鐵鋰電池。
目前大圓柱磷酸鐵鋰電池備受戶用儲能市場的青睞，由于儲能系統(tǒng)的升級對電池容量、成本、功率以及安全性提出了更高的要求。大圓柱電池得益于無極耳技術、制造工藝和材料體系優(yōu)化，在單體容量、成本、性能、循環(huán)和安全方面優(yōu)勢明顯，例如大圓柱電池采用的磷酸鐵鋰材料本身具備較高的安全性，同時大圓柱電池采用高強度鋼殼設計，受極組膨脹影響形變小、抗沖擊、可靠性更高。結合市場需求和技術迭代來看，大圓柱電池發(fā)展趨勢明顯，目前相關企業(yè)正積極針對大圓柱儲能電池展開研發(fā)工作，致力于將大圓柱電池的循環(huán)壽命向5000次甚至更高次數(shù)推進。
綜合各券商研報及相關公司公告，預計到2025年，全球大圓柱電池市場需求將達到144.2GWh-235GWh，比如中金公司樂觀預測2025年4680大圓柱電池市場滲透率將達到16%；另據(jù)華泰證券預測，2027年全球大圓柱電池裝機量有望達到429.0GWh，對應總體市場規(guī)模將達到2144.8 億元，2023-2027年CAGR為110.7%。
核心玩家與產(chǎn)能布局
為了在未來新一輪產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)爭中占據(jù)領導地位，不僅特斯拉，幾乎所有動力電池巨頭都在加速推進大圓柱電池領域的戰(zhàn)略布局，一場全球化競爭已不可避免。
不過，從目前全球大圓柱電池產(chǎn)業(yè)格局看，日韓企業(yè)占據(jù)主導地位。據(jù)EVTank數(shù)據(jù)，日本松下、韓國的LG新能源和三星SDI三家企業(yè)在圓柱電池的市場份額合計由2021年的48.9%增長到2022年的59.7%，到了2023年三家企業(yè)的市占率再次提升了10.1%。
但真正的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)爭才剛剛開始，未來隨著巨頭間進擊策略的調整、戰(zhàn)略執(zhí)行的快慢等等，都將對未來產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生較大影響，誰勝誰劣，言之過早。
據(jù)筆者了解，目前全球已有超過50家企業(yè)布局大圓柱電池產(chǎn)品并進行了產(chǎn)能規(guī)劃，其中達GWh級別產(chǎn)能規(guī)劃的企業(yè)超15家。
另據(jù)24潮產(chǎn)業(yè)研究院(TTIR)綜合公司公告及券商研報統(tǒng)計，截止目前僅特斯拉、松下、LG新能源、三星SDI、寧德時代、億緯鋰能、比克電池、遠景動力、蘭鈞新能源、蔚來等11家企業(yè)大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃超700GWh！
在海外，推進速度最快，擴張最兇猛的當屬特斯拉。2022年12月，特斯拉官方在Twitter平臺上表示，4680電池團隊在加州弗雷蒙特工廠一周內完成了86.8萬個4680電池的建造，相當于1千輛Model Y電動汽車所需的電池數(shù)量，預計對應電池年化產(chǎn)量約4GWh；根據(jù)2023年1月的特斯拉2022年業(yè)績電話會議，特斯拉將耗資36億美元投資擴建內華達工廠，用于生產(chǎn)電動重卡Semi和4680電池，其中電池產(chǎn)能規(guī)劃100GWh。
此外，特斯拉得州超級工廠布局了四條4680電池生產(chǎn)線，一條已經(jīng)投產(chǎn)，其余三條處于調試和安裝階段。2023年6月17日，特斯拉再次通過其官方推特發(fā)文稱，其位于美國得州的超級工廠生產(chǎn)了第1000萬顆4680電池電芯。據(jù)了解，1000萬顆4680電池電芯可滿足約1.2萬輛Model Y車型動力電池配套需求。特斯拉的大圓柱電池計劃雄心勃勃，未來計劃將4680電池產(chǎn)能提升至1000GWh以上，其長期產(chǎn)能目標甚至達到2TWh、3TWh。
在海外動力電池巨頭中擴張最猛的企業(yè)則是LG新能源，其到2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃達120GWh，其次是松下，其到2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃近80GWh；另根據(jù)三星SDI官方公告，三星SDI計劃在今年晚些時候開始試產(chǎn)磷酸鐵鋰(LFP)電池和鎳錳電池，計劃為特斯拉的Model Y汽車生產(chǎn)圓柱形4680電池，其2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃約為24GWh。
回到國內市場，在大圓柱電池領域布局最深，推進最兇猛的企業(yè)當屬億緯鋰能，其2025年大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃高達200GWh，遠遠高于寧德時代40GWh和比克電池30GWh的產(chǎn)能規(guī)劃目標。
在2022年12月9日億緯鋰能就發(fā)布公告稱，計劃募集不超過70億元資金用于投資建設 “23GWh圓柱磷酸鐵鋰儲能動力電池項目” 和 “21GWh大圓柱乘用車動力電池項目”。
據(jù)24潮團隊了解，億緯鋰能計劃生產(chǎn)的圓柱磷酸鐵鋰動力儲能電池和46系列三元大圓柱電池已取得國內外多家知名客戶的意向性需求。截至2023年底，公司圓柱磷酸鐵鋰電池已取得的未來5年的客戶意向性需求合計約88GWh；同時，公司三元大圓柱電池已取得未來5年的客戶意向性需求合計約486GWh。
此外，目前已有多家企業(yè)密集布局大圓柱磷酸鐵鋰儲能電池。2023年1月24日，特斯拉首次確認不僅會將4680電池用在電動汽車上，還會將其拓展到儲能領域，例如戶儲電池Powerwall。國內包括億緯鋰能、鵬輝能源、海辰儲能、比克電池、國軒高科、中創(chuàng)新航力神電池等不少電池企業(yè)自2022年已經(jīng)規(guī)劃或開始布局適用于儲能市場的磷酸鐵鋰大圓柱電池。億緯鋰能針對戶儲市場推出了40135系列大圓柱磷酸鐵鋰電池。鵬輝能源推出的40135型號大圓柱磷酸鐵鋰電池已收到客戶訂單，適用于便攜儲能、戶用儲能等多領域。此外，時代聯(lián)合、中比新能源、華立源和博立威等企業(yè)都在通過做大圓柱電芯尺寸來降低成本，進而滿足戶用儲能電池應用場景需求。
盡管未來大圓柱電池前景廣闊，但根據(jù)目前各產(chǎn)業(yè)巨頭的產(chǎn)能規(guī)劃，未來仍需警惕可能面臨的產(chǎn)能過剩風險。如前文所述 “僅特斯拉、松下、LG新能源、三星SDI、寧德時代、億緯鋰能、比克電池、遠景動力等11家企業(yè)大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃就已突破700GWh！” ，而券商較為樂觀的預測則是2025年大圓柱電池市場需求約為235GWh，2027年也不過429GWh。
或許，未來各巨頭間產(chǎn)業(yè)化進程快慢可能將成為戰(zhàn)爭成敗關鍵。
產(chǎn)業(yè)化難題與挑戰(zhàn)
大圓柱電池的技術優(yōu)勢已經(jīng)毋庸置疑，但在產(chǎn)業(yè)化進程中仍面臨諸多問題和挑戰(zhàn)。
眾所周知，相比于傳統(tǒng)電池，4680大圓柱電池不僅僅是在尺寸上進行升級，更主要是工藝層面上進行了技術創(chuàng)新。而目前大圓柱電池現(xiàn)階段的量產(chǎn)瓶頸就主要來自工藝層面，亟需聯(lián)合鋰電設備企業(yè)進行產(chǎn)品和工藝升級。
其中大圓柱電池生產(chǎn)流程主要包括：電極制備、電芯卷繞、組裝、注液、化成、分選等幾大工序。大圓柱電池與21700電池生產(chǎn)工藝差別之處主要在于：極耳模切與揉平、集流盤焊接等工序，這為其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化進程增加了較多難點，直接影響了4680電池的良品率，這是導致電池規(guī)模量產(chǎn)的困難之一。
根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，大圓柱電池實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)需達到90%以上的良率，而通常鋰電池制造需要達到95%以上的良率量產(chǎn)才具備經(jīng)濟性。
從特斯拉良品率走勢看，特斯拉4680產(chǎn)線最初良率只有20% ，2021年特斯拉4680試驗線良品率約在80%。2022年年初，據(jù)Tesla motors clubs上流出的信息，在2022年1月22日特斯拉佛里蒙特工廠共生產(chǎn)了6813顆4680電芯，平均良品率達92%。但相比于21700圓柱電池的95%+的良品率仍存在一定差距。
而國內除了億緯鋰能良品率達到90%左右外，部分布局4680的電池企業(yè)目前還處于B樣階段，良率在50%附近。因此未來良品率率先達標并可實現(xiàn)高能量密度體系量產(chǎn)的企業(yè)，將成為4680技術革命的充分受益者。
實際上，自特斯拉在2020年電池日上發(fā)布4680電池至今，已有近4年時間，但其大圓柱電池產(chǎn)業(yè)化進程也并不順利。馬斯克最開始為4680定下的目標是2021年量產(chǎn)，2022年產(chǎn)能達到100GWh，而根據(jù)建約車評的計算，特斯拉得州工廠從2020年到2023年，三年時間內4680電池累計產(chǎn)能僅約為0.816GWh，量產(chǎn)進度仍然不及投資者預期。從特斯拉官宣的4680電池量產(chǎn)情況來看，完全量產(chǎn)并全面裝車特斯拉旗下的各類主力車型仍不現(xiàn)實，尚需時日。短時間內，特斯拉只能做到部分車型的試安裝和少量車型覆蓋。
據(jù)建約車評的《特斯拉4680電池的 “量產(chǎn)枷鎖”》 一文，可從2022年美國加州大學圣地亞哥分校(University of California, San Diego)對特斯拉4680的拆解數(shù)據(jù)上看出，特斯拉的4680電池指標距離2020年電池日上公布的數(shù)據(jù)相比，還有相當大的距離。在材料上，2022年年底版本的4680電池正極沒有采用干電極技術，負極也并未摻入硅。整體正負極材料并無顯著的變化。
而在電池性能上，在圣地亞哥分校實驗室2.5Ah的放電電流下，4680實測容量僅為23.5Ah。在體積提升將近5倍的前提下，與2710單體4.84Ah的容量相比，4680也沒有做到像之前電池日公布的5倍能量提升。
而根據(jù)浙商證券分析，干電極工藝難題是（特斯拉）4680尚未大規(guī)模量產(chǎn)的主要原因。要知道，傳統(tǒng)的濕法工藝，需要將正極與負極的粉末狀材料，與有毒的溶劑混合，調制成漿料，涂在相應的箔材上。隨后在長達100米的烘箱中烘烤，去除水分，才能讓極片最終成型。
特斯拉使用的干法工藝，將正負極粉末與特殊的粘結劑混合，直接壓實在箔材上，這樣全程沒有水分參與，省掉了烘干的步驟。根據(jù)特斯拉估算，相較于濕法，采用干法電極工藝能夠減少18%以上的成本，以及41%的設備投資。有設備廠人士告訴36氪，正負極全部用干法制造，單瓦時的電芯價格可以節(jié)省2-3分錢。
但是，制造干法電極的第一個關鍵步驟將正極或負極的粉體材料混合，混粉需要完全均勻，這就是難題所在?！叭绻鲆煌胺?，第一勺和最后一勺檢測出來的結果完全不一樣。這些粉末放置兩小時，或是八小時，測出的結果也不一樣。如果混合的不均勻，做出來極片幾乎難以使用?！?有有接近特斯拉的工程師對36氪如是說。
更難的步驟是輥壓。傳統(tǒng)的輥壓工序運用軋輥將干燥后的極片壓實，這樣可以保證電芯的性能。
特斯拉在負極上使用的是石墨材料，質地較軟，壓起來更容易，很快便做到了量產(chǎn)。但正極是硬度很高的鎳鈷等金屬，這相當于將細小的砂礫壓成光滑的鏡面，難度不言而喻。干法正極也是量產(chǎn)4680最大的關隘。
根據(jù)INSIDEEVs報道，2023年4月特斯拉聘請電池專家來完成4680電池干電極工藝難題，有望加速4680量產(chǎn)進程。
但直到2024年6月26日，據(jù)外媒報道稱，由于能量密度和充電性能不盡人意，且成本更高，特斯拉正在考慮停止在德克薩斯州Giga Texas工廠生產(chǎn)4680電池?！叭绻当緹o法在年底前達到預期效果，特斯拉將放棄4680電池生產(chǎn)，轉而向外部供應商采購?！?/p>
顯然特斯拉的46電池系列仍然在掙脫4680量產(chǎn)枷鎖的途中狂奔，市場也期待未來有更多更具有確定性消息。
而作為特斯拉最重要的電池供貨商，松下在日本和歌山新建的10GWh的為特斯拉供貨的4680電池產(chǎn)線已于2022年5月底完成電池原型開發(fā)，原計劃于2023年4月開始試生產(chǎn)，但也已延期至2024年底。
松下動力電池負責人Yasuaki Takamoto早前對媒體表示：“生產(chǎn)這些更大的電池，工藝必須要比目前提高一到兩個水平，否則就會出現(xiàn)安全問題。” 他補充說，松下的安全生產(chǎn)系統(tǒng) “絕對讓松下在這個業(yè)務占據(jù)上風?！?/p>
此外，特斯拉的韓國供應商LG新能源2022年6月份約宣布投資5800億韓元在其韓國奧昌工廠建設4680電池產(chǎn)線，三星SDI緊隨其后宣布于韓國天安工廠準備建設供特斯拉使用的4680電池測試產(chǎn)線，年產(chǎn)能略低于1GWh，試生產(chǎn)完成后，量產(chǎn)線將安排在馬來西亞，預計產(chǎn)能8-12GWh，但目前也仍未傳出明確的量產(chǎn)消息時間。
作為國內最快可能實現(xiàn)大圓柱電池量產(chǎn)的公司，億緯鋰能已被市場寄予厚望。早在2021年4月的上海車展期間，億緯鋰能就展示其研發(fā)的4680電池，并高調宣布公司大圓柱大鐵鋰的路線方針，在湖北荊門建設20GWh年產(chǎn)能的大圓柱電芯產(chǎn)線。2022年9月，億緯鋰能因為獲得寶馬集團的46系列（電池直徑46mm）大圓柱鋰電池的訂單備受關注，而在當年12月的新產(chǎn)品發(fā)布會上，億緯鋰能也發(fā)布了350Wh/kg的4695大圓柱鋰電池電芯的研發(fā)樣品。
億緯鋰能此前在機構調研中表示，現(xiàn)在大圓柱根本是要解決制造的問題，而不是研發(fā)的問題，也是表明了大圓柱電池的真正的難點在于量產(chǎn)的過程，是否具備高度產(chǎn)品性能一致性和規(guī)?；桓赌芰Σ攀顷P鍵所在。
目前來看，大圓柱電池領域的各家都仍處于從實驗室走向量產(chǎn)的過程中，但這一旅途注定不會一帆風順。
設想下，未來在車企和電池巨頭共同努力下，大圓柱電池一旦突破工藝技術的制約，隨著良率的提升勢必將加速其產(chǎn)業(yè)化進程，大圓柱電池將擁有與方形電池 “共分天下” 的潛力與勢頭。如果再結合一些新技術的率先應用，大圓柱電池未來甚至可能占據(jù)主導地位。
不過需要注意的是，伴隨著能量密度更高的半固態(tài)電池加快產(chǎn)業(yè)化進程，其對大圓柱電池未來發(fā)展空間與進程也正在形成了新的挑戰(zhàn)。
半固態(tài)電池與大圓柱電池，都是接近量產(chǎn)的全新電池技術。對二者的態(tài)度，行業(yè)中也存在不同的聲音。
一種聲音認為，半固態(tài)量產(chǎn)后，大圓柱電池將毫無還手之力。在能量密度以及未來發(fā)展（全固態(tài)）上，半固態(tài)幾乎占據(jù)絕對的優(yōu)勢，唯一的問題在于成本較高。
另一種聲音則認為大圓柱比半固態(tài)更有優(yōu)勢?；诎踩钥紤]，大圓柱是鋼殼，而半固態(tài)是軟包，軟包封裝形式的高鎳三元電池，是否能通過新國標的 “不起火不爆炸” 的熱失控實驗還是個問題。
筆者認為，正如目前三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池共存一樣，多電池路徑共存，企業(yè)為用戶減少焦慮而進行的多種技術探索都是有價值的。
比亞迪在接受投資者調研時曾表示，在現(xiàn)在的市場環(huán)境下，企業(yè)最需要的就是 “快”，“快魚吃慢魚” 比 “大魚吃小魚” 更恰當，所以企業(yè)一定要速度為先。
毫無疑問，時下，動力與儲能電池產(chǎn)業(yè)已進入新一輪的技術迭代期，又到了決定下一個十年產(chǎn)業(yè)新格局的歷史關鍵節(jié)點。筆者認為，未來誰能真正解決產(chǎn)業(yè)需求痛點，誰能夠最先實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，誰就可能擁有改變或重塑產(chǎn)業(yè)新格局的力量與歷史機遇。
參考致謝
· 36氪——《差點被放棄的大圓柱電池，特斯拉攻克了技術關》
· 東莞證券——《鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈行業(yè)電池新技術系列報告之大圓柱電池：升級迭代方向之一，放量可期》
· 建約車評——《特斯拉4680電池的 “量產(chǎn)枷鎖”》
