1、大圆柱电池概述
根据观研报告网发布的《中国大圆柱电池行业发展趋势分析与未来前景研究报告(2024-2031年)》显示,特斯拉提出的4680大圆柱电池,就是形状类似于大圆柱的电池。46指的是圆柱形电池的直径为46毫米,80指的是电池的高度为80毫米。4680本质上是一种圆柱形卷绕电池,整体结构与传统的2170和1865圆柱电池相同。根据封装方式和形状不同,锂电池主要分为方形、软包和圆柱三种形态。
从性能和工艺上而言,方形电池单体容量大,成组效率高,结构简单,但存在型号繁多、一致性差、散热难度大等问题,软包电池体积小,散热性能优异,能量密度高,但存在鼓包、技术难度高、成本相对较高等问题;圆柱电池的标准化程度高,其生产效率及一致性优势明显,而随着圆柱电池的尺寸升级,适配更高能的正极和负极材料,其能量密度也将明显提高。
不同形态锂电池对比
封装形式 |
圆柱电池 |
方形电池 |
软包电池 |
|
性能 |
能量密度 |
中 |
中 |
高 |
安全性 |
高 |
中 |
高 |
|
充放电倍率 |
中 |
中 |
高 |
|
一致性 |
高 |
低 |
低 |
|
生产工艺 |
壳体 |
钢壳、铝壳 |
钢壳、铝壳 |
铝塑膜 |
制造工艺 |
卷绕 |
叠片、卷绕 |
叠片、卷绕 |
|
生产效率 |
高 |
中 |
低 |
|
成组效率 |
中 |
高 |
中 |
|
标准化程度 |
高 |
低 |
低 |
|
优缺点 |
优点 |
生产工艺成熟、易于标准化、电池包成本低、一致性高 |
单体容量大,成组效率高,PACK工艺简单 |
重量轻、产品薄,安全性好,能量密度高 |
缺点 |
成组效率相对较低,对电池连接和管理的要求高 |
型号多,一致性差,安全控制要求高 |
生产效率低,制造成本较高,一致性差 |
资料来源:观研天下整理
2、大圆柱电池成为动力和储能领域重要技术路线
随着技术升级迭代,大圆柱电池性能持续提升,应用场景正不断拓宽,已成为电动汽车尤其是中高端车型和储能领域的重要技术路线之一。
大圆柱电池应用领域
资料来源:观研天下整理
在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》等相关政策推动下,近年来我国新能源汽车行业发展迅速,产量和销量不断攀升,2024年1-6月产销分别完成492.9万辆和494.4万辆,同比分别增长30.1%和32%,市场占有率也已高达35.2%。同时,在“双碳”战略目标持续推进和能源结构调整的背景下,国家大力发展清洁能源,风电、水电、光电等新能源装机规模不断提升,对储能需求日益增长。
数据来源:观研天下整理
3、主流企业竞相角逐大圆柱电池,行业规模量产在即
基于大圆柱电池在电动汽车和储能领域的前景,主流企业竞相角逐大圆柱电池,全球规划产能超500GWh。根据数据显示,2023年,全球大圆柱电池实际出货量不足5000万只,主要由特斯拉贡献,国内企业亿纬锂能有少量出货。不过,目前全球已有超过50家企业布局大圆柱电池产品并进行产能规划,其中达GWh级别产能规划的企业超15家,2024年下半年或将启动大圆柱电池的量产进程,未来放量可期。
全球主要企业大圆柱电池规划及产业化进展
车企/电池厂商 |
项目地点 |
产能规划(GWh) |
客户 |
布局进展 |
特斯拉 |
美国德克萨斯 |
100 |
自供 |
共四条4680电池生产线,一条已于2022年投产 |
美国内华达 |
100 |
建设中 |
||
美国加州弗里蒙特 |
10 |
试生产 |
||
松下 |
日本 |
10 |
特斯拉 |
预计2024年H2量产 |
美国 |
30 |
计划2031年前新建2家或以上工厂 |
||
LG新能源 |
韩国 |
9 |
特斯拉 |
预计2024年Q3末或Q4量产 |
美国 |
43 |
/ |
预计2025年建设完工 |
|
三星SDI |
韩国 |
1 |
特斯拉 |
计划后续扩建至8-12GWh |
美国 |
30 |
通用 |
预计2026年投产 |
|
匈牙利 |
/ |
宝马 |
计划供货宝马 |
|
宁德时代 |
中国/欧洲 |
40 |
宝马 |
预计2025年投产 |
亿纬锂能 |
湖北荆门 |
20 |
宝马、大运、江淮等 |
一期于2024年2月投产,二期预计2024年下半年投产 |
辽宁沈阳 |
40 |
预计2026年投产 |
||
四川成都 |
21 |
预计2025年投产 |
||
云南曲靖 |
23 |
预计2025年投产 |
||
匈牙利 |
30 |
宝马 |
预计2026年投产 |
|
国轩高科 |
安徽合肥 |
10 |
宝马 |
预计2025年投产 |
比克电池 |
河南郑州 |
30 |
戴姆勒、宝马等 |
2024年量产2.5GWh,2026年达产15GWh,2028年达产30GWh |
远景动力 |
美国 |
30 |
宝马 |
预计2026年投产 |
蔚来 |
安徽合肥 |
40 |
自供 |
预计2025年投产 |
资料来源:观研天下整理
在国内市场,亿纬锂能、宁德时代、国轩高科、中创新航、比克电池、欣旺达、正力新能、远景动力、蜂巢能源、兰钧新能源等主流电池厂商均已布局大圆柱电池赛道。从目前来看,主流电池厂商相继推出46系列大圆柱电池新品,多家厂商采用“高镍正极+硅碳负极”材料体系,能量密度达到280Wh/kg以上,支持4C快充,部分上探6C超快充。
我国主流电池厂商推出大圆柱电池新品
企业名称 |
大圆柱电池产品简介 |
亿纬锂能 |
是国内率先推出46系大圆柱电池的电池厂商,并持续推动大圆柱电池产品迭代升级。2024年6月,基于“π电池系统”,公司发布了“最好技术、最好产品”的大圆柱电池新产品Omnicell全能电池,产品能量密度可达350Wh/kg,具备6C快充能力,充电5分钟续航300公里,可实现低温环境毫秒级动力响应、续航提升20%、耐用性超6倍国际强度。 |
宁德时代 |
2023年3月宁德时代宣布已经成功研发4680、4695型号大圆柱电池。公司表示研发的大圆柱电池循环寿命是友商的3倍以上,能量密度比友商高出10%以上,安全性远超友商,接近麒麟电池。 |
比克电池 |
比克电池是国内最早一批布局大圆柱电池的企业之一。2021年3月,比克电池宣布,与客户合作进行全极耳大圆柱电池的应用开发。如今比克电池大圆柱已经更迭至第三代,能量密度达280Wh/kg,支持4C快充,15分钟可从10%电量充至80%。 |
国轩高科 |
2022年12月,国轩高科46系列大圆柱电芯在美国先进汽车电池大会首次展出。2024年5月推出4695大圆柱快充电池——星晨电池,能量密度达285Wh/kg,支持4C快充,9分钟内可从10%电量充至70%。 |
中创新航 |
2023年4月,公司推出了“顶流”大圆柱电池产品,能量密度可达300Wh/kg,支持6C超级快充。 |
力神电池 |
2023年8月公司发布第一代4695大圆柱电池,能量密度达280Wh/kg,支持4C快充,可实现整车续航里程超过800km,循环次数超过2000次。 |
资料来源:观研天下整理(WYD)
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