大圓柱電池量產晚於預期，當前已佈局產能超450GWh
“從去年到今年，電池行業的日子有點難過。一是外部大環境不好，二是內部產業存在產能過剩的現象，三是第三代電池量產時間有一些滯後。”比克電池國際事業部創新工藝部部長許嚴在2023年高工鋰電年會上表示。
動力電池行業發展進程中主要經歷了三個時代的電池產品，第一代爲三元小圓柱電池，第二代是現在所處的大方形電池時代，第三代是即將到來的大圓柱電池時代。“業內預判2023年是大圓柱電池的量產元年，實際來看可能得到明年，這也與產能過剩有關。”許嚴表示，電池企業必須要變革，一是通過產能走出去來改善行業現狀，因爲方形電池在海外市場仍是一片藍海，中國電池企業具備較大優勢；二是電池企業要佈局大圓柱電池，通過極致降本在儲能等領域進行應用。
高工產研（GGII）發佈的《2023中國大圓柱鋰電池行業發展藍皮書》顯示，截至2023年10月，全球大圓柱電池已佈局產能超450GWh，目前46系大圓柱全極耳電池在國外已實現量產，國內處於小批量出貨、送樣階段。
大圓柱電池爲何火起來了
按照封裝方式不同，電池可分爲方形、軟包和圓柱等多種類型。其中，圓柱電池又可分爲小圓柱和大圓柱兩類。
當前，方形電池佔據着絕對主導地位，尤其是中國產業鏈企業在方形電池領域已經取得了絕對性優勢，寧德時代等電池企業當前推出的產品主要爲方形電池。國內市場來看，在2023年前三季度中國動力電池的裝機量中，方形動力電池佔比達94.5%，軟包電池佔比爲4.5%，圓柱電池佔比不到1%。
特斯拉是研發大圓柱電池的代表，2020年9月，特斯拉率先發布了“4680”大圓柱電池，即直徑爲46mm、長度爲80mm的電池。該電池的單體能量密度可提升5倍，整車續航里程則可提升16%。不久前，特斯拉宣佈，德州超級工廠在4680電池的生產上取得了重大突破，該工廠生產了第2000萬塊電池。而早在2008年，特斯拉就已將松下的18650小圓柱電池裝上車，隨後雙方又合作開發了21700電池。
“大圓柱電池是小圓柱電池的技術升級，通過材料減重等方面，其能量密度對比小圓柱電池至少提升8%以上，而通過材料降本以及更高的生產效率，其成本有望降低25%以上，在倍率性能方面，通過全極耳工藝，對比小圓柱的單極耳電池，其電芯內阻降低80%以上，實現更優的倍率性能，綜合來看大圓柱對比小圓柱全方位領先。對比現有的主流方形，通過高鎳三元+硅基的體系，有望接近於現有方形電池，同時在安全性能方面表現優異，下游車企已經完成9系三元無熱蔓延的驗證，因此未來大圓柱電池將在高端汽車方面得到應用，滿足高安全的極致追求，寶馬5系未來將大規模採用大圓柱電池。”高工產研鋰電研究所高級分析師吳輝林表示。
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蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新曾稱，46系列大圓柱電芯的誕生具有顛覆性，包括設計、生產工藝的革新性，在製造端可大幅降低成本。不過，業內認爲，大圓柱技術門檻較高，難以實現量產。4680大圓柱電池受到正極擠壓、電池延壓等問題，良品率偏低，也是限制衆多企業的難點。因爲，大圓柱電池當前在市面上的應用較少。
而除了特斯拉外，寶馬集團的下一代電動車也將應用大圓柱電池，已經與寧德時代、億緯鋰能、遠景動力簽訂了合作協議。今年7月份，官方消息稱，比亞迪集團擬對2023年大圓柱電池全自動烘烤線設備實行供應商公開招募，這意味比亞迪也在佈局大圓柱電池。
蘭鈞新能源資深研發經理張茜認爲，性能提升是大圓柱電池開始火起來的主要原因。過去，圓柱電池以18650型爲主，能量電池密度能夠做到250Wh/公斤，電池的單體容量達到3200毫安時，這個電池在2016年時風靡一時。2018年21700型圓柱電池的能量密度達280Wh/公斤，電池的單體容量爲4800到～5000毫安時。2019年前後，圓柱電池的能量密度能夠做到很高，但受極耳的限制，單體容量太低，要幾千支電芯才能裝完一輛車，所以升級發展受限。直到2020年，46系列大圓柱電池誕生，相較於18650型電池，容量提升了10倍。這是因爲使用了全極耳以及集流盤這樣大圓柱的設計，圓柱電池的產品性能得到了很好的升級，包括快充性能、單體容量大幅提升。
“這就是爲什麼這幾年大圓柱電池一下子又火起來了，之前完全被方形電池打了下去，現在又可以跟方形電池一起去競爭市場。”張茜表示，大圓柱電池有自身的優勢，包括高標準化、高安全性、批量生產後的低成本的優勢，這會使其在競爭激烈的市場中爭取一席之地。
2024年有望量產
當前，動力電池產業競爭激烈，尤其是伴隨今年電池價格的劇烈波動，產能出現過剩的現象，行業整體承壓，淘汰賽正在加劇，而新一代電池產品也被認爲是下一階段比拼的關鍵，未能佈局下一代電池產品的企業大概率會掉隊。
技術路線和產品的選擇對於電池企業十分關鍵。比如，2016年以前，國內多家動力電池企業過度押注磷酸鐵鋰技術，同時在產能上盲目擴張，這導致一些企業也在短短數年之後因技術路線的切換破產倒閉。而寧德時代始終鎖定在三元鋰電池的研發上，這爲其後期快速成長奠定了基礎。
而目前，多家企業在佈局大圓柱電池。據不完全統計，特斯拉、松下、LG新能源、三星SDI、寧德時代、億緯鋰能、比克電池、AESC等8家動力電池企業，截至2025年的大圓柱電池產能規劃已超過600GWh。
“現在即使真的有客戶給大圓柱下訂單，我們也沒有產能，大家在畜勢的階段。目前大圓柱電池所處的階段非常類似於2014、2015年之前方形電池的狀態，還有未能解決的問題，現在即使要批量生產，它的風險也是非常大的。”海目星激光圓柱裝配產品線總經理江樺銳表示，但大圓柱電池獨特的優勢使其會成爲一個非常高性價比的產品，所以未來是一個必做不可的方向。
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佈局大圓柱電池產線需要進行相應的改造和升級，而技術工藝需保證電池產品性能一致性，這也需經過大量技術工藝參數調整。欣旺達方面今年9月份在投資者關係活動上就表示，目前大圓柱電池的難點在於工藝，主要體現在全極耳的製造效率和產品直通率，這是影響大圓柱電池能否量產的關鍵。
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大圓柱電池目前尚未大規模量產，除了技術難題外，還有當前行業產能過剩有關。2023年，由於供需錯配、價格波動等因素，電池行業產能過剩，整體處於去庫存階段，大圓柱電池未能按照節奏發展。另一方面，新一代產品的推出對於上有設備廠等企業來說也存在挑戰。
“大圓柱電池目前雖然已經進入了量產的前夜，但對於整個市場端來說還是一個最新的產品形態，想要實現產業化落地，要經過不同的階段。因此，從產品的結構設計到產品的成熟階段再到標準化、產業化、規模化的階段，電池企業對於生產、效率和產能的需求也是不太一樣的。基於大圓柱電池規格、結構、工藝以及生產需求的多樣化，作爲裝備企業唯有持續地去迭代自己的產品和創新，才能支撐客戶完成一個新產品的產業化落地。”逸飛激光市場總監金朝昊表示。
吳輝林表示，2023年大圓柱主要集中在46系鋼殼領域發展，目前已無絕對的技術瓶頸，難點在於效率和良率的提升，其中包括全極耳成型、極柱焊接、風口焊接、集流盤焊接等。針對這些問題，相關的設備企業已推出解決方案。針對卷繞對齊度的問題，相關的企業也通過自動化的系統實現更爲高效、精準的控制。針對電解液浸潤的問題，也有更高效的電解液浸潤方案推出，未來隨着技術不斷進步，大圓柱電池有望實現98%以上的生產良率和300PPM以上的生產效率。“因此我們認爲大圓柱在全球市場中2023年有望超過300GWh，帶動國內核心材料需求，如高鎳三元、硅基負極和配套殼體實現30到110倍的增長。”吳輝林表示，我國大圓柱電池有望現在儲能市場起量，動力上量有望在2024年下半年以後。
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