4680電池是特斯拉生產(chǎn)的電池，旨在顯著增加續(xù)航里程、降低生產(chǎn)成本，并在賽博皮卡和半貨運(yùn)卡車(chē)等耗電量大的未來(lái)產(chǎn)品上使用。 [1]特斯拉于2020年9月20日在德國(guó)格林海德首次展出了其4680電池技術(shù)，并在隨后的9月23日電池日活動(dòng)中正式宣布了該項(xiàng)技術(shù)，同時(shí)透露了2022年投產(chǎn)的計(jì)劃。 [7]2022年4月，特斯拉首批搭載4680電池包的Model Y車(chē)型成功交付。 [9]自2023年下半年起，特斯拉便開(kāi)始從兩家位于中國(guó)的二線電池公司采購(gòu)正極極卷，這些材料隨后被運(yùn)送至其位于美國(guó)得克薩斯州的工廠，用于生產(chǎn)4680電池。同年10月，特斯拉欣喜宣布，其美國(guó)得克薩斯州超級(jí)工廠已成功下線第2000萬(wàn)個(gè)4680電池。 [10]2024年1月，特斯拉這一美國(guó)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，迅速?gòu)闹袊?guó)進(jìn)口了制造電池所必需的關(guān)鍵零部件。特斯拉為何押注大圓柱電池4680大圓柱電池是特斯拉在2020年第一屆“電池日”上發(fā)布的，兼顧了生產(chǎn)效率和綜合性能。自從發(fā)布后，46大圓柱電池被寄予厚望，并被外媒看作是“或?qū)⒏淖冋麄€(gè)電動(dòng)車(chē)行業(yè)未來(lái)”的產(chǎn)品。

不過(guò)，理想是豐滿的，現(xiàn)實(shí)卻又十分骨感。雖然特斯拉成功制造過(guò)一批4680大圓柱電池，也曾短暫地在柏林工廠生產(chǎn)的 Model Y 中出現(xiàn)過(guò)，可如今采用這一電池的車(chē)型只剩純電皮卡 Cybertruck。而誰(shuí)也沒(méi)能想到，2020年特斯拉的第一屆電池日，也是最后一屆。年前，當(dāng)特斯拉發(fā)布4680大圓柱電池時(shí)，其核心是兼顧性能和效率，并做到極致成本，為后面史上最便宜特斯拉新汽車(chē)的發(fā)布做準(zhǔn)備(售價(jià)2.5萬(wàn)美元)。

發(fā)布會(huì)上，馬斯克也強(qiáng)調(diào)了他們的電池陰極中將不再采用價(jià)格高昂的鈷元素，而是專注于高鎳陰極的使用?？梢?jiàn)，大圓柱電池成功的關(guān)鍵是能否大幅降低成本。

在此前文章(參考從風(fēng)投角度看固態(tài)電池的未來(lái))中提到的美國(guó)社區(qū)三個(gè)月前的一個(gè)直播上，最核心的議題就是特斯拉的大圓柱電池。在那場(chǎng)直播中，除了TDK Ventures的工作人員Katherine He之外，還有兩個(gè)在特斯拉電池團(tuán)隊(duì)工作過(guò)的前員工作為嘉賓。

其中Bearcat是工程團(tuán)隊(duì)的，而Halioak更是鋰電大牛Jeff Dahn(特斯拉首席電池科學(xué)家)的學(xué)生，博士期間就開(kāi)始做特斯拉的電池項(xiàng)目。他們兩個(gè)也給出了特斯拉押注大圓柱電池的原因。首先，Halioak提到，特斯拉開(kāi)發(fā)基于干法電極技術(shù)的無(wú)極耳4680電池并不是為了性能領(lǐng)先，而是主要考慮法規(guī)(regulation)以及成本(cost)。因?yàn)槊绹?guó)的場(chǎng)地和人工太貴了，跟中國(guó)有很大區(qū)別，所以要改變思路，用創(chuàng)新技術(shù)來(lái)降低成本。

所以在制造成本很高的情況下，圓柱電池是最容易生產(chǎn)的，自動(dòng)化程度也最高，就像特斯拉的視頻展示的，跟生產(chǎn)易拉罐一樣。

其生產(chǎn)效率據(jù)說(shuō)可達(dá)300ppm，需要的人少，設(shè)備利用率高。所以特斯拉綜合考慮土地和人工成本等因素，在這之前也有2170小圓柱電池的基礎(chǔ)，就優(yōu)選了大圓柱電池。特斯拉工程團(tuán)隊(duì)的Bearcat也認(rèn)同Halioak的觀點(diǎn)。他提到美國(guó)是有工會(huì)的，土建要用工會(huì)的人，工作時(shí)間也很短，必須要休假。所以特斯拉在Austin工廠建的很慢，必須規(guī)劃時(shí)就充分考慮生產(chǎn)效率。

而在制造成本方面，即便是dry anode和dry cathode一起上，總制造成本也就節(jié)約18%左右(電極段成本能降低50%)?？紤]到高鎳三元主要是BOM成本高，節(jié)約18%的制造成本也不一定能做到成本比LFP電池領(lǐng)先。

TDK Venture的Katherine總結(jié)了兩者的觀點(diǎn)，并且分析了國(guó)內(nèi)外電池供應(yīng)的區(qū)別。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)是供大于求，歐美都是供應(yīng)短缺，電池價(jià)格很高的情況。對(duì)于4680的干法電極，核心還是對(duì)法規(guī)的符合性，主要是正極去掉了NMP溶劑。整體上，特斯拉用大圓柱用來(lái)提高生產(chǎn)效率，用干法電極滿足法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

此外，中國(guó)的電池制造設(shè)備兩三年就更新一次，歐美從購(gòu)買(mǎi)到組裝就要兩年多，這樣來(lái)看的話永遠(yuǎn)都無(wú)法追上中國(guó)。所以像Tesla這樣的公司會(huì)另辟蹊徑，找到一種中國(guó)企業(yè)很難短期復(fù)制的領(lǐng)域，來(lái)all in開(kāi)發(fā)效率更高的大圓柱電池。

當(dāng)然，特斯拉的愿景是要改變目前全球的能源結(jié)構(gòu)，是想大家把產(chǎn)業(yè)最大，規(guī)模效應(yīng)，降低成本。干法電極也是為了讓更多企業(yè)能夠去生產(chǎn)，使電池供應(yīng)更加多元化。雖然dry cathode降本效果有限，但是引領(lǐng)效果顯著，給供應(yīng)商看，讓供應(yīng)商導(dǎo)入后把成本降下來(lái)。

根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心的最新數(shù)據(jù)，2024年新能源汽車(chē)對(duì)燃油車(chē)替代率已達(dá)98%，新能源乘用車(chē)市占率預(yù)計(jì)年內(nèi)沖擊58%。

在這場(chǎng)替代加速度競(jìng)賽中，大圓柱電池正以福特T型車(chē)式的標(biāo)準(zhǔn)化攻勢(shì)，瓦解方形電池長(zhǎng)達(dá)十年的統(tǒng)治地位。

“制造效率是方形的10倍，產(chǎn)線工時(shí)砍半，標(biāo)準(zhǔn)化成組讓電池真正成為汽車(chē)零部件?！苯F(xiàn)場(chǎng)算了一筆賬：傳統(tǒng)方形電池因尺寸雜亂導(dǎo)致的產(chǎn)能錯(cuò)配，每年吞噬行業(yè)超百億成本。而億緯鋰能的大圓柱電池從電芯到系統(tǒng)全鏈路標(biāo)準(zhǔn)化，正將寶馬、一汽奔騰等車(chē)企的電池包開(kāi)發(fā)周期壓縮60%

電動(dòng)汽車(chē)電池技術(shù)的演變是一個(gè)從低效到高效的過(guò)程，經(jīng)歷了從鉛酸、鎳氫電池到鋰電池的跨越，通過(guò)材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝等方面持續(xù)創(chuàng)新，不斷為新能源汽車(chē)的前進(jìn)提供動(dòng)力。

按照封裝方式不同，鋰電池可以分為圓柱、方形和軟包三種, 在電動(dòng)汽車(chē)所使用的動(dòng)力電池領(lǐng)域，三種形式都有廣泛應(yīng)用。

新能源汽車(chē)高出燃油車(chē)43%的報(bào)險(xiǎn)率，一直是這個(gè)行業(yè)的痛點(diǎn)，其根源在于動(dòng)力電池的“阿喀琉斯之踵”。江吉兵展示的對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示：方形電池售后問(wèn)題50%源自膨脹應(yīng)力，而大圓柱電池憑借環(huán)形均勻應(yīng)力分布，全生命周期膨脹量趨近于零。

這意味著，困擾行業(yè)多年的BMS(電池管理系統(tǒng))應(yīng)力監(jiān)控模塊，可能在未來(lái)三年內(nèi)退出歷史舞臺(tái)。

而大圓柱電池更硬核的安全防線，藏在材料微觀結(jié)構(gòu)里：550MPa鋼殼強(qiáng)度(5.5倍于方形鋁殼)、1500MPa雙層熱成型鋼、3500MPa航天級(jí)玻璃纖維的三重防護(hù)，使億緯鋰能大圓柱電池碰撞吸能達(dá)到國(guó)標(biāo)6.6倍。即便發(fā)生極端磕碰，定向泄壓設(shè)計(jì)能在5秒內(nèi)釋放50%焓值，氣電分離架構(gòu)則徹底阻斷熱蔓延通道。

這些技術(shù)細(xì)節(jié)，正將新能源車(chē)自燃事故率拉向小數(shù)點(diǎn)后三位的極限。江吉兵表示，“即使在極端情況下發(fā)生電池磕碰，底部的定向泄壓設(shè)計(jì)也可以在5秒內(nèi)將50%焓值釋放到泄壓腔中，從而避免引發(fā)周?chē)姵販厣?疊加電池包的氣電分離設(shè)計(jì)，可以有效解決熱蔓延問(wèn)題?！?

作為國(guó)內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)大圓柱電池規(guī)模化量產(chǎn)的企業(yè)，在經(jīng)歷寶馬近三年的電池驗(yàn)證流程后，億緯鋰能已經(jīng)正式啟動(dòng)供貨。寶馬確定在2025年將推出搭載大圓柱電池的新車(chē)型。

億緯鋰能公開(kāi)數(shù)據(jù)表明，預(yù)計(jì)大圓柱產(chǎn)能將于2026-2027年集中釋放，“目前除了寶馬，歐洲與國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的車(chē)企也對(duì)大圓柱電池有興趣。除了和寶馬合作開(kāi)發(fā)的DTE與DTP兩款電池以外，我們也在開(kāi)發(fā)其他方向的大圓柱電池，產(chǎn)品逐步豐富化會(huì)進(jìn)一步提高大圓柱電池在市場(chǎng)上的接受度?！? 億緯鋰能動(dòng)力電池研究院院長(zhǎng)何巍于近日接受采訪時(shí)表示。

大圓柱電池在2024年末至2025年初迎來(lái)了一波規(guī)模放量的新進(jìn)展，在行業(yè)人士看來(lái)，國(guó)內(nèi)大圓柱電池產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)多元市場(chǎng)需求集中釋放的“破曉時(shí)刻”。

比如，1月3日，創(chuàng)明新能源綿陽(yáng)基地首批大圓柱電池正式交付客戶。此次交付產(chǎn)品為32140型磷酸鐵鋰電芯，初期將主要應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域;1月17日，云山動(dòng)力(寧波)有限公司一期46系列大圓柱超充電池量產(chǎn)線正式投產(chǎn)。該產(chǎn)線年產(chǎn)能1.5GWh，為46系列大圓柱全極耳超充電池量產(chǎn)線，采用全自動(dòng)磁懸浮高速激光焊接組裝線、超高壓注液線等先進(jìn)設(shè)備;2月5日，煙臺(tái)力華電源科技有限公司25GWh 46系大圓柱儲(chǔ)能電池項(xiàng)目一標(biāo)段主車(chē)間完成建設(shè)。項(xiàng)目一期規(guī)劃建成4GWh大圓柱磷酸鐵鋰電芯產(chǎn)能，按計(jì)劃將在今年6月份投產(chǎn)，全面達(dá)產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)25GWh大圓柱磷酸鐵鋰電芯生產(chǎn)能力。

行業(yè)人士指出，訂單增加、批量交付、產(chǎn)能擴(kuò)張等一系列積極進(jìn)展背后，是大圓柱電池生產(chǎn)工藝持續(xù)精進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)“量變引起質(zhì)變”的產(chǎn)業(yè)積累。