4680电池大圆柱电池如何成为“破局者”？

4680电池是特斯拉生产的电池，旨在显著增加续航里程、降低生产成本，并在赛博皮卡和半货运卡车等耗电量大的未来产品上使用。 [1]特斯拉于2020年9月20日在德国格林海德首次展出了其4680电池技术，并在随后的9月23日电池日活动中正式宣布了该项技术，同时透露了2022年投产的计划。 [7]2022年4月，特斯拉首批搭载4680电池包的Model Y车型成功交付。 [9]自2023年下半年起，特斯拉便开始从两家位于中国的二线电池公司采购正极极卷，这些材料随后被运送至其位于美国得克萨斯州的工厂，用于生产4680电池。同年10月，特斯拉欣喜宣布，其美国得克萨斯州超级工厂已成功下线第2000万个4680电池。 [10]2024年1月，特斯拉这一美国电动汽车行业的领军企业，迅速从中国进口了制造电池所必需的关键零部件。特斯拉为何押注大圆柱电池4680大圆柱电池是特斯拉在2020年第一届“电池日”上发布的，兼顾了生产效率和综合性能。自从发布后，46大圆柱电池被寄予厚望，并被外媒看作是“或将改变整个电动车行业未来”的产品。

不过，理想是丰满的，现实却又十分骨感。虽然特斯拉成功制造过一批4680大圆柱电池，也曾短暂地在柏林工厂生产的 Model Y 中出现过，可如今采用这一电池的车型只剩纯电皮卡 Cybertruck。而谁也没能想到，2020年特斯拉的第一届电池日，也是最后一届。年前，当特斯拉发布4680大圆柱电池时，其核心是兼顾性能和效率，并做到极致成本，为后面史上最便宜特斯拉新汽车的发布做准备(售价2.5万美元)。

发布会上，马斯克也强调了他们的电池阴极中将不再采用价格高昂的钴元素，而是专注于高镍阴极的使用。可见，大圆柱电池成功的关键是能否大幅降低成本。

在此前文章(参考从风投角度看固态电池的未来)中提到的美国社区三个月前的一个直播上，最核心的议题就是特斯拉的大圆柱电池。在那场直播中，除了TDK Ventures的工作人员Katherine He之外，还有两个在特斯拉电池团队工作过的前员工作为嘉宾。

其中Bearcat是工程团队的，而Halioak更是锂电大牛Jeff Dahn(特斯拉首席电池科学家)的学生，博士期间就开始做特斯拉的电池项目。他们两个也给出了特斯拉押注大圆柱电池的原因。首先，Halioak提到，特斯拉开发基于干法电极技术的无极耳4680电池并不是为了性能领先，而是主要考虑法规(regulation)以及成本(cost)。因为美国的场地和人工太贵了，跟中国有很大区别，所以要改变思路，用创新技术来降低成本。

所以在制造成本很高的情况下，圆柱电池是最容易生产的，自动化程度也最高，就像特斯拉的视频展示的，跟生产易拉罐一样。

其生产效率据说可达300ppm，需要的人少，设备利用率高。所以特斯拉综合考虑土地和人工成本等因素，在这之前也有2170小圆柱电池的基础，就优选了大圆柱电池。特斯拉工程团队的Bearcat也认同Halioak的观点。他提到美国是有工会的，土建要用工会的人，工作时间也很短，必须要休假。所以特斯拉在Austin工厂建的很慢，必须规划时就充分考虑生产效率。

而在制造成本方面，即便是dry anode和dry cathode一起上，总制造成本也就节约18%左右(电极段成本能降低50%)。考虑到高镍三元主要是BOM成本高，节约18%的制造成本也不一定能做到成本比LFP电池领先。

TDK Venture的Katherine总结了两者的观点，并且分析了国内外电池供应的区别。现在国内是供大于求，欧美都是供应短缺，电池价格很高的情况。对于4680的干法电极，核心还是对法规的符合性，主要是正极去掉了NMP溶剂。整体上，特斯拉用大圆柱用来提高生产效率，用干法电极满足法规标准。

此外，中国的电池制造设备两三年就更新一次，欧美从购买到组装就要两年多，这样来看的话永远都无法追上中国。所以像Tesla这样的公司会另辟蹊径，找到一种中国企业很难短期复制的领域，来all in开发效率更高的大圆柱电池。

当然，特斯拉的愿景是要改变目前全球的能源结构，是想大家把产业最大，规模效应，降低成本。干法电极也是为了让更多企业能够去生产，使电池供应更加多元化。虽然dry cathode降本效果有限，但是引领效果显著，给供应商看，让供应商导入后把成本降下来。

根据国务院发展研究中心的最新数据，2024年新能源汽车对燃油车替代率已达98%，新能源乘用车市占率预计年内冲击58%。

在这场替代加速度竞赛中，大圆柱电池正以福特T型车式的标准化攻势，瓦解方形电池长达十年的统治地位。

“制造效率是方形的10倍，产线工时砍半，标准化成组让电池真正成为汽车零部件。”江吉兵现场算了一笔账：传统方形电池因尺寸杂乱导致的产能错配，每年吞噬行业超百亿成本。而亿纬锂能的大圆柱电池从电芯到系统全链路标准化，正将宝马、一汽奔腾等车企的电池包开发周期压缩60%

电动汽车电池技术的演变是一个从低效到高效的过程，经历了从铅酸、镍氢电池到锂电池的跨越，通过材料体系、结构设计、制造工艺等方面持续创新，不断为新能源汽车的前进提供动力。

按照封装方式不同，锂电池可以分为圆柱、方形和软包三种, 在电动汽车所使用的动力电池领域，三种形式都有广泛应用。

新能源汽车高出燃油车43%的报险率，一直是这个行业的痛点，其根源在于动力电池的“阿喀琉斯之踵”。江吉兵展示的对比实验显示：方形电池售后问题50%源自膨胀应力，而大圆柱电池凭借环形均匀应力分布，全生命周期膨胀量趋近于零。

这意味着，困扰行业多年的BMS(电池管理系统)应力监控模块，可能在未来三年内退出历史舞台。

而大圆柱电池更硬核的安全防线，藏在材料微观结构里：550MPa钢壳强度(5.5倍于方形铝壳)、1500MPa双层热成型钢、3500MPa航天级玻璃纤维的三重防护，使亿纬锂能大圆柱电池碰撞吸能达到国标6.6倍。即便发生极端磕碰，定向泄压设计能在5秒内释放50%焓值，气电分离架构则彻底阻断热蔓延通道。

这些技术细节，正将新能源车自燃事故率拉向小数点后三位的极限。江吉兵表示，“即使在极端情况下发生电池磕碰，底部的定向泄压设计也可以在5秒内将50%焓值释放到泄压腔中，从而避免引发周围电池温升;叠加电池包的气电分离设计，可以有效解决热蔓延问题。”

作为国内最早实现大圆柱电池规模化量产的企业，在经历宝马近三年的电池验证流程后，亿纬锂能已经正式启动供货。宝马确定在2025年将推出搭载大圆柱电池的新车型。

亿纬锂能公开数据表明，预计大圆柱产能将于2026-2027年集中释放，“目前除了宝马，欧洲与国内越来越多的车企也对大圆柱电池有兴趣。除了和宝马合作开发的DTE与DTP两款电池以外，我们也在开发其他方向的大圆柱电池，产品逐步丰富化会进一步提高大圆柱电池在市场上的接受度。” 亿纬锂能动力电池研究院院长何巍于近日接受采访时表示。

大圆柱电池在2024年末至2025年初迎来了一波规模放量的新进展，在行业人士看来，国内大圆柱电池产业正迎来多元市场需求集中释放的“破晓时刻”。

比如，1月3日，创明新能源绵阳基地首批大圆柱电池正式交付客户。此次交付产品为32140型磷酸铁锂电芯，初期将主要应用于大规模储能领域;1月17日，云山动力(宁波)有限公司一期46系列大圆柱超充电池量产线正式投产。该产线年产能1.5GWh，为46系列大圆柱全极耳超充电池量产线，采用全自动磁悬浮高速激光焊接组装线、超高压注液线等先进设备;2月5日，烟台力华电源科技有限公司25GWh 46系大圆柱储能电池项目一标段主车间完成建设。项目一期规划建成4GWh大圆柱磷酸铁锂电芯产能，按计划将在今年6月份投产，全面达产后可实现年产25GWh大圆柱磷酸铁锂电芯生产能力。

行业人士指出，订单增加、批量交付、产能扩张等一系列积极进展背后，是大圆柱电池生产工艺持续精进，最终实现“量变引起质变”的产业积累。