大圓柱電池量產(chǎn)之路：從披荊斬棘到康莊大道

自特斯拉在2020年提出明日之星-4680電池概念后，全球產(chǎn)業(yè)迅速響應(yīng)，多家企業(yè)紛紛跟進(jìn)。寶馬選擇了寧德時(shí)代、億緯鋰能和遠(yuǎn)景動(dòng)力作為其大圓柱電池供應(yīng)商，而蔚來公司也自主研發(fā)了大圓柱電池，這些舉措持續(xù)推動(dòng)著大圓柱電池技術(shù)的發(fā)展。特別值得一提的是，特斯拉和億緯鋰能的46系大圓柱電池都在2023年實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)上車，使得大圓柱電池備受矚目?；诖?，蓋世汽車進(jìn)行了大圓柱動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)研究，以供各行業(yè)相關(guān)人士參考。

根據(jù)封裝方式和形狀的不同，鋰電池可以分為方形、軟包和圓柱三種形態(tài)。方形電池單體容量大，成組效率高，但存在型號(hào)繁多、一致性差等問題；軟包電池體積小，散熱性能優(yōu)異，能量密度高（相同容量下，軟包電池采用鋁塑膜比鋼殼或鋁殼電池輕很多），但存在鼓包、技術(shù)難度高等問題。相較于方形和軟包，大圓柱電池標(biāo)準(zhǔn)化程度高，其生產(chǎn)效率及一致性優(yōu)勢(shì)明顯，而且隨著大圓柱電池尺寸升級(jí)，同時(shí)適配更高能的正負(fù)極材料，其能量密度也將明顯改善。

但在整個(gè)量產(chǎn)過程中，大圓柱電池仍存在不少產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)與挑戰(zhàn)：

在全極耳制備與焊接方面，存在著一些技術(shù)難點(diǎn)需要克服。首先，極耳模切和揉平、集流盤焊接等工序中，需要解決一系列挑戰(zhàn)。例如，極耳模切需要確保正極留白和分切對(duì)切割質(zhì)量、卷繞對(duì)齊精度的高要求。此外，揉平的難點(diǎn)在于需要控制生產(chǎn)節(jié)奏，確保壓平精度和力度，以避免集流體受損或產(chǎn)生碎屑和粉塵等。而焊接過程中，需要應(yīng)對(duì)焊點(diǎn)數(shù)量多、焊接精度、熔深控制和壓力控制等方面的要求，以確保避免虛焊和焊接穿孔等問題的發(fā)生?？朔@些難點(diǎn)，將有助于提高全極耳制備與焊接的質(zhì)量和效率。

在干法工藝方面，目前整個(gè)產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展階段，雖然進(jìn)展相對(duì)緩慢，但干法工藝已經(jīng)取得了一些成績(jī)。它不僅減少了極片的干燥時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)也無需回收有機(jī)溶劑，這對(duì)生產(chǎn)設(shè)備投資、生產(chǎn)效率以及廠房面積等方面都有相當(dāng)大的回報(bào)。這些優(yōu)勢(shì)有望降低電池成本，因此一直深受產(chǎn)業(yè)的研究和關(guān)注。盡管在大圓柱動(dòng)力電池生產(chǎn)過程中干法工藝還存在著生產(chǎn)效率低以及粘結(jié)劑纖維化等挑戰(zhàn)，但特斯拉已經(jīng)成功采用了干法制備來生產(chǎn)負(fù)極。同時(shí)，國內(nèi)也有不少企業(yè)在積極研究突破干法工藝，例如清研電子、納科諾爾和嘉拓智能等公司。他們的努力將不斷推動(dòng)干法工藝在大圓柱電池生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。

在2023年的市場(chǎng)應(yīng)用中，國內(nèi)圓柱構(gòu)型的動(dòng)力電池占據(jù)了6%的市場(chǎng)份額。在這些圓柱電池中，高達(dá)80%屬于26系及以上大圓柱動(dòng)力電池，其中又以34系、32系、60系和46系產(chǎn)品為主流。此外，有近70%的圓柱形動(dòng)力電池被應(yīng)用于A0級(jí)別及以下的小型車輛中，主要以長(zhǎng)安Lumin、宏光Mini EV、吉利幾何E等為代表。

另外，在產(chǎn)業(yè)布局方面，特斯拉與寶馬等重量級(jí)企業(yè)對(duì)于46系列大圓柱電池的明確需求起到了風(fēng)向標(biāo)的作用。這種需求不僅催生了其他車企的迅速反應(yīng)，也促使了配套的第三方供應(yīng)商們加快步伐，共同推進(jìn)46系大圓柱動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。在這個(gè)進(jìn)程中，4680和4695兩種型號(hào)的電池?zé)o疑成為了布局的重點(diǎn)，它們正成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)。

隨著全球?qū)Υ髨A柱電池的市場(chǎng)需求不斷攀升，大圓柱動(dòng)力電池產(chǎn)能布局也迅速擴(kuò)張。根據(jù)公共信息源的匯總分析，目前全球主要針對(duì)46系列大圓柱電池的產(chǎn)能規(guī)劃已經(jīng)突破了500GWh。在這場(chǎng)產(chǎn)能增長(zhǎng)的競(jìng)賽中，特斯拉和億緯鋰能顯得尤為突出，它們分別規(guī)劃了超過200GWh以及100GWh的龐大產(chǎn)能，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

回首過去，大圓柱形動(dòng)力電池的發(fā)展歷程充滿了曲折。盡管如今特斯拉和億緯鋰能等企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大圓柱電池的量產(chǎn)，但它們?cè)谛阅堋⒊杀镜汝P(guān)鍵指標(biāo)方面，也尚未完全達(dá)到預(yù)期。要實(shí)現(xiàn)真正的大規(guī)模交付，產(chǎn)業(yè)仍需繼續(xù)提高生產(chǎn)良率，并在設(shè)備和工藝層面加速創(chuàng)新，以便為大圓柱形動(dòng)力電池的騰飛鋪平道路，走上真正的康莊大道。