大圆柱电池能否成为下一代动力电池技术主流

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近日，比克电池分享4680电池引发热议，圆柱电池关注度提高。大圆柱电池性能进一步提升，或将成为下一代圆柱的主流。

1. 事件分析：比克电池分享最新进展，首发4680圆柱电池

3月19日，比克电池召开媒体沟通会，分享了大圆柱技术领域的最新进展及未来计划。比克电池首席科学家林建表示，比克正与同客户合作进行下一代圆柱电池—全极耳大圆柱电池的应用开发，4680电芯样品预计年内实现批量下线。

全极耳技术：全极耳是大圆柱的前提，极耳的数量和位置分布对电池内部的电流分布和温升产生显著的影响，直接决定大圆柱的放电效率，目前圆柱电芯行业内常用的极耳工艺是传统的单/双极耳。

大圆柱想法早有布局：早在2010年左右，比克就认识到圆柱的趋势是单节尺寸越做越大，一方面单体能量增加，可减少整包的电芯数量，进而降低成本；另一方面，加之全极耳技术的搭载，在功率、安全性等方面均会优于小圆柱。

2. 技术背景：圆柱电池关注度提高，大圆柱电池性能进一步提升

2020年国内动力电池装机电量62.85GWh，同比微增1%，从电池外观形状上，方形电池仍是主力，但是圆柱电池成国内唯一增长的电池形状。2020年，圆柱电池装车量达8.35GWh，同比逆势正增101.9%。

相比于传统圆柱，大圆柱性能明显提升，主要体现在四个方面：1）空间利用率高。因为圆柱尺寸从小做到大，单体数目少，所以实际空间利用率变大；2）成本降低。对BMS各方面的管控要求减少，结构件的使用和生产工序会减少，成本随之降低；3）安全性高。全极耳或者无极耳电芯，在电池内部没有集中发热点，热都是在里面均匀分布。4）性能提升。快充性能进一步提升，15分钟内可将电池从0充至80%的电量，功率密度峰值可达1000W/kg以上。

3. 技术趋势：4680型大圆柱电池或将成为下一代圆柱的主流

比克电池：比克首席科学家林建表示，4680是经过计算之后的尺寸，综合了能量密度、成本各方面算出来的最优结果。比克全极耳强化电芯功率，实现零电池事故，比克电池的4680目前标定为25Ah，远远超过18650电池的3Ah。以往8000颗电池组成的电池包，现在只需要1000颗，一定程度上减少了对BMS的要求。4680以后，未来应该不再有模组，基本上以CTP为主，所以电芯的尺寸要根据整车的底盘设计、热管理、模具配合来做，还要有一些成本上的考虑，未来4680型电池可能会成为下一代圆柱的主流。

特斯拉：2020年9月23日，特斯拉股东大会及电池日上展示了“4680型电池”新产品，引起了业界广泛关注，特斯拉的4680电池，对结构进行创新，采用激光雕刻的无极耳技术。特斯拉公布数据显示，4680电池的能量密度提升了5倍，续航里程提升了16%，输出功率提升了6倍，并且成本还降低了14%。

4. 技术展望：4680大圆柱电池的批量生产时间预计是2023年

按照趋势分析，比克电池有望比LG、更早量产，大圆柱电池的行业批量生产预计将于2023年开始，最早会用在动力电池市场。

5. 产业追踪：各动力电池企业纷纷布局新的技术路线和解决方案

随着新能源汽车市场的发展，动力电池行业发展的步伐依然在加速。除4680大圆柱电池外，近日多企业在电池安全性方面加大研发力度，在产品和技术领域，各新能源主机厂和动力电池企业加快布局“不起火”的动力电池，仅2020年以来，就有多家动力电池及整车厂发布新的技术方案，聚焦于解决新能源汽车起火的安全问题。2021年3月10日，广汽埃安发布新一代动力电池安全技术——弹匣电池系统安全技术（简称“弹匣电池”），从电芯材料、电池结构、冷却系统和电池管理系统四个维度，提升了动力电池的安全性。此前，包括比亚迪、宁德时代等等主流电池企业也发布了自己的不起火动力电池技术（下表）。2021年CIBF电池展上，中航锂电开发的高能量密度三元电池系统不起火技术及产品首次亮相。采用首款MIR-平台PACK技术，电池超长续航800Km+，超级快充20min（5%-80%，500KM+），汽车行驶30W公里无衰减；模块化安全舱平台设计+系统级温控设计，提升系统体积比能量、质量比能量。产能规划方面，南京发布2021年经济社会发展重大项目计划中就有5个锂电池项目在列、三星SDI投资55亿扩产匈牙利电池工厂，考虑投资在天津扩建电池厂、宁德时代扩建时代上汽产能、动力电池产业链项目落户合肥等。

尽管当前这些安全技术并没有得到消费者的使用认证，但可以肯定的是，经过行业和企业的共同努力，汽车安全技术正在提升。

表 主流企业近期发布的安全电池技术

研究人员探讨锂金属电极老化概况