大圆柱电池:能量新星的崛起与国内展望

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动力电池目前市场上存在着方形和圆柱形两个阵营,其中方形还衍生出长刀和短刀两个分支。圆柱电池则从早期的18650演变到21700再到如今的46系列大电芯。以往我们总觉得圆柱形电池堆叠的空隙对于能量密度提升不利,在方形电池领域苦下功夫。但这两年随着对电池安全性能和快充性能的重视,大圆柱电池又重新回到舞台。

相比之前的21700电池,4680单颗容量提升5倍,功率提升6倍,整车层面有16%续航增加,成本每wh降低14%。无极耳设计缩短了电子电流在电池中的移动距离,大幅提升了充电速度,符合中高端乘用车对超快充的需求。目前2170电池内阻在12,而大圆柱电池可以做到3左右。

可是起初特斯拉4680电池进展并不顺利,特斯拉在4680电池的生产良率上期初只有15%—20%,虽然目前通过改进提升到90%,但是耗费了大量的时间,并且行业认为要超过95%才能实现商用。难点在于1.全极耳设计导致的焊接挑战和激光密封等环节的良率较差,2.干法电极技术在量产过程中一致性较差,3.高镍正极和硅基负极成本提高且供货不稳定。4.内部高管离职,项目推动放缓。目前来看特斯拉的产能仅够提供Cybertruck使用,近日还有传闻说要马斯克放弃得克萨斯州的4680电池转而向外部采购,但是特斯拉回应目前生产顺利进行

目前国内市场生产大圆柱电池的企业有宁德时代、比克、正力新能、兰钧新能源亿纬锂能等。其中亿纬锂能产能20GWh的4695大圆柱电池工厂已在湖北荆门基地建成,并且在参数方面已经部分超越特斯拉的4680电池比克电池在常州规划投资130亿元建设30GWh大圆柱电池产线以及海外研发中心。并在4月19日发布半固态大圆柱电池——“正力·骐龙”大圆柱电池系统。据了解目前大圆柱电芯的单颗售价在60元左右,一些3c类的厂商率先使用了该类电池。量产车方面,目前江淮瑞风RF8已经正式上市,使用了亿纬锂能的大圆柱电池。预计24年下半年会有更多车企用上大圆柱电池。由于大圆柱正极材料使用特制的高镍三元材料,目前$容百科技(SH688005)$ 表示他们的高镍正极材料供不应求。所以在各系列正极材料中高镍表现出较强的抗跌性。

对于梯次企业来说,由于大圆柱内阻较小,重复使用寿命要好于方形电芯

对于回收企业来说虽然大圆柱的钢壳价值不如铝壳,但是可以直接使用破碎机带壳破碎,而不用人工拆壳后再破碎。

我们认为大圆柱电池在推动电芯标准化的影响是较大的,未来也会有越来越多的产品去主动适配该类电池,并且在未来固态电池的技术路线上,大圆柱电芯相较于方形电芯也有一定优势。短期看方形和圆柱电池还会继续共存,长期看随着单体能量密度持续提升,车厂对于电池包内部利用空间可能不会像现在那样追求高容积率,转而使用大圆柱电池并且研发更加高效的水冷系统去提高快充和电池安全性能