4680圓柱電池日漸走紅，讓越來越多的車企“為之心動”。
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近日，寶馬集團官宣，將從2025年起率先在集團新一代電動汽車——“新世代”車型上配裝4680圓柱電芯，并已與寧德時代和億緯鋰能簽訂了價值超過百億歐元（目前1歐元約合人民幣7.03元）的電芯供貨合同。緊接著，億緯鋰能又宣布，公司旗下46系大圓柱電池在國內獲得大運汽車定點合作訂單。
事實上，自特斯拉在其2020年電池日首次公布將采用4680圓柱電池后，從日韓的松下、三星到國內的億緯鋰能、比克動力等電池廠商都紛紛涌入這一新賽道。“2023年或將成為4680圓柱電池商業化應用元年，預計2025年將有50％的特斯拉新車配裝4680圓柱電池，其在全球動力電池封裝市場中的占比也將顯著提升。”華東汽車新材料技術研究院研究員林澍文在接受《中國汽車報》記者采訪時表示。
車企熱捧4680圓柱電池
很多人可能還記得，2020年9月23日，在特斯拉電池日活動上，特斯拉首席執行官馬斯克展示了由無極耳、硅負極、無鈷技術加持的4680圓柱電池，并稱通過電芯設計、電芯工廠、正負極材料以及整車電池一體化等方面技術的集成，4680電池整體成本可降低56％，電池生產的速度可翻倍。由此，引發行業廣泛關注。
正在推進電動化轉型的寶馬也盯上了4680圓柱電池。寶馬方面表示，與第五代方形電芯相比，第六代圓柱電芯能量密度可提升超過20％、續駛里程提升30％、充電速度提升30％、電池生產過程中的二氧化碳排放量減少60％。根據已經簽訂的協議，寶馬還計劃與億緯鋰能在中國和歐洲分別建立兩座電芯工廠，每座工廠的年產能達20GWh。此外，奔馳、Lucid、Rivian、蔚來、小鵬、一汽、江淮等車企也在積極籌劃布局4680圓柱電池。
值得注意的是，蔚來汽車也有意采用4680圓柱電池，該公司目前正在自研4680圓柱電池和磷酸錳鐵鋰電池，并計劃量產后供給蔚來旗下車型及子品牌阿爾卑斯使用。
“總體來看，4680圓柱電池與比亞迪的刀片電池，實質都是在電芯結構方面的創新，與電池化學體系尋求進一步突破相比，結構創新更容易實現，在一定程度上也可以提升電池安全性、降低單位成本。”北京大學新能源材料與技術實驗室主任其魯對《中國汽車報》記者表示，特斯拉已經在美國得克薩斯州超級工廠開始試產少量配裝4680圓柱電池的Model Y投放市場，以觀察和收集用戶反饋。
兼具性能與成本優勢
那么，4680圓柱電池到底有何魅力，引多家車企競折腰？
“客觀而言，近年來圓柱電池市場的發展，經歷了從1865（也被稱為18650）到2170，再到4680的3個階段，基本上是特斯拉引領潮流。”林澍文表示，在命名規則上，圓柱電池數字的前兩位表示直徑，后兩位或三位數字表示長度，例如4680電池即表示直徑46毫米、長度80毫米的電池，直徑比此前特斯拉使用的2170圓柱電池大1倍，這也是大家稱其為“大圓柱電池”的原因。容量方面，4680圓柱電池是2170圓柱電池的5倍，理論上能量密度可以提升10％～20％，與目前主流的方形三元鋰電池持平。相比之下，圓柱電池的安全性更高，這是因為圓柱電池周邊隔熱能力更強，也更方便采用頂部水冷和側面水冷相結合的方式降溫。
“在防止熱失控等方面，4680圓柱電池也有優勢。”其魯介紹，根據特斯拉公開的數據，每輛車如果使用4680圓柱電池約需960個電芯，而之前1865圓柱電池需要7200多個電芯，2170圓柱電池需要4400多個電芯。由于電芯數量大幅減少，熱管理系統可以變得更精簡、優化。另外，目前的4680圓柱電池基本上都是三元鋰電池，但特斯拉及其他電池廠商也在積極研發磷酸鐵鋰圓柱電池，預計在安全性、穩定性、壽命方面都會有所提升。
“目前來看，4680圓柱電池在快充、換電模式和回收再利用環節都具備突出優勢。”樊文光表示，4680圓柱電池快充12分鐘可以行駛500公里。至于換電領域，目前行業存在電池標準不統一、通用性較差、基礎設施建設成本過高等問題。而圓柱電池單體較小、形狀規則，非常適合換電模式。同時，4680圓柱電池本身具有統一的尺寸，對于回收、運輸及梯次利用都更為有利。
4680圓柱電池的成本優勢，也是其受到車企追捧的關鍵。華泰證券分析師凌岳斌在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，4680圓柱電池的制造成本比2170圓柱電池成本要低17％左右，由于減少了溶劑，省去了昂貴的涂覆機，生產速度最高可提升7倍。在整車優化上，4680圓柱電池有利于車身電池一體化（CTC）底盤的開發，不僅有利于降低制造成本，而且后期維護成本也更低。
多家電池廠商加快布局
“4680圓柱電池是未來5～10年內中高端電動汽車配置的最優解。”比克動力電池副總裁樊文光在接受《中國汽車報》記者采訪時說，目前國內多家動力電池廠商都在躍躍欲試，搶跑4680圓柱電池新賽道。到2025年，4680圓柱電芯市占率將超過30％，達到約480GWh，超過2021年全球動力電池總需求量。目前，比克動力正積極推進4680圓柱電池的量產。
“力神電池、蜂巢能源、松下、三星、LG能源等國內外動力電池企業都在積極跟進4680圓柱電池，有的電池廠商將此作為押注未來幾年的主流電池封裝技術之一。”林澍文表示，寧德時代、億緯鋰能、比克動力、LG能源均已表示，將在今年年底或明年投產4680電池。
在國內，寧德時代高端制造基地的選址已“花落”上海浦東臨港產業園，這里也是其主要客戶特斯拉上海超級工廠的所在地。在特斯拉對4680圓柱電池需求大幅上升之際，寧德時代的這一布局很容易令人產生聯想。而億緯鋰能已經新規劃產能200GWh，其中荊門圓柱電池20GWh在建產能項目預計今年年底建設完成，2023年下半年可實現出貨。
除了動力廠商，從特斯拉到蔚來汽車等整車企業也在自研4680圓柱電池。“新能源車企對4680圓柱電池的布局已大致形成3個梯隊。”樊文光說，第一梯隊處在量產前夜，以特斯拉為代表，預計將于2023年正式裝車投放市場；第二梯隊處在實質立項研發階段，預計將于2025年前后量產裝車；第三梯隊處在收集信息、市場調研以及可行性評估階段。目前，除了特斯拉，大部分電動車企處在第二和第三梯隊。很多大型車企已經計劃將來在中高端車型上采用4680圓柱電池，經濟型車型則配裝方形或刀片磷酸鐵鋰電池。
方形、圓形、軟包，誰主沉浮
“目前，動力電池封裝市場基本上形成了方形、軟包和圓柱‘三分天下’的格局，但隨著4680圓柱電池出現較快增長，市場格局也將發生變化。”凌岳斌說。數據顯示，2021年國內國內動力電池封裝市場，方形電池依然是主力，市場占比約80.8％；軟包電池市場占比約9.5％；圓柱電池市場占比約9.7％。展望未來，究竟哪種動力電池能脫穎而出，成為市場主流？
“三種電池自身各有長處和短板，現階段很難說誰將替代誰。”其魯介紹，目前方形電池在國內的應用率較高，大多采用鋁殼為主，結構相對簡單，但由于缺乏標準，外形尺寸基本由車企定制，幾乎每家車企甚至每個車型所用的電池包尺寸都不一致，為統一規范發展帶來難題；軟包電池采用了比鋁外殼重量更輕的鋁塑膜包裝，總體重量相對較輕，適用于混動及增程式車型，但由于鋁塑膜易損需加裝更多保護層，生產成本偏高，且也存在形狀尺寸標準不一的問題；圓柱電池技術相對成熟，外形標準化程度較高，但由于使用鋼殼，因此重量較重。不過，隨著4680圓柱電池以及其他創新技術的出現，未來圓柱電池的市場份額將有較快增長。
在行業內看來，市場分化是必然趨勢。“隨著材料、技術、工藝等方面的不斷進步，三種電池的競爭格局將逐漸發生變化。”林澍文指出，市場變化決定企業的選擇，例如，近日LG新能源就宣布放棄方形電池，理由是擔憂其商業前景，因此轉而集中精力開發圓柱電池和軟包電池新技術。這表明動力電池企業也在結合自身情況與市場發展作出新的選擇。在圓柱電池領域，出現了超高鎳多元正極、硅碳硅氧負極、單壁碳管導電劑等新技術。這些新技術有利于使圓柱電池克服自身短板、降低制造成本、延長使用壽命，從而獲得更多主機廠的訂單，市占率也有望提升。
“盡管目前業內對于圓柱、方形、軟包三種電池誰將成為未來主流意見并不統一，但從發展的角度看，具備標準規范、成本較低、安全性較高、回收利用前景較好的大圓柱電池，未來將擁有更廣闊的發展空間。”凌岳斌最后總結道，無論是從動力電池技術發展的角度還是從未來發展趨勢來看，在“三分天下”的動力電池競爭格局中，沒有最好，只有更好。
