前言：这两天关于新能源汽车的消息很多，无论是被称为特斯拉一生之敌的 Rivian上市即受到资本的追捧，还是苹果股价凭借加码无人驾驶领域拿下历史新高，都证明新能源汽车在未来相当长的一段时间内依然是市场的焦点所在，同时也可以看到资本在不断寻求新的刺激点，所以对于新能源、新能车等新兴产业的炒作，关键就是跟上潮流，今天就来说说动力电池领域内的又一个可能的潮流：4680大圆柱电池。
本篇目录
1.来龙去脉
2.认识4680大圆柱电池
3.大圆柱电池的优劣
4.产业前景
5.其他创新举措
6.受益行业
7.相关上市公司
PS：重点内容加粗显示，方便加快阅读
一，来龙去脉
据媒体报道，11 月 5 日，加拿大安大略省万锦市市长表示特斯拉计划在该市开设电池设备的工厂主要用于生产成本更低、续航里程更高的4680 电池，为后续电池量产做准备。此外据松下（Panasonic）透露，在技术上基本已准备好量产特斯拉 4680 电池。从产品研发方面来看，技术目标基本都已实现。目前公司正在日本打造一条产线并进行试产，待技术完备之后将迈向大规模生产。
众所周知，降本增效是动力电池主要的研发领域，在4680大圆柱电池推出之前，市场中无论是磷酸铁锂，还是钠离子电池主要围绕着降本这个方向研发，而4680无疑再一次在效率和安全上做到了平衡，所以其一旦量产，加上特斯拉的销量，的确会让人多一份期待，接下来我详细说说。
二，认识4680大圆柱电池
4680大圆柱电池是2020年9月，特斯拉电池日上提出的概念，4680指的是电池的尺寸；而圆柱就是前面说的电池的封装形式，除了圆柱电池，还有软包电池和方形电池的封装，他们各有利弊。
根据特斯拉的表述，相较于 2170， 4680 的电芯容量是其 5 倍、能够提高相应车型 16%的续航里程、同时有望提高生产效率，特斯拉估算 4680 方案将比 2170 方案实现 14%的成本下降。
三，大圆柱电池的优劣
虽然在过去的竞争中，圆柱电池因为各种原因落后于方形及软包电池，但是4680方案的出现，使得圆柱电池有反超之势，在高能量密度方案的竞争中，圆柱相较于软包、方形的优势在于：
1）对高能量密度材料的兼容性更好，因高能量密度材料如高镍、硅碳存在膨胀、产气等问题，单体体积更小且曲面受力均匀的圆柱方案更容易使用。
2）生产效率与部分材料单耗的节约，圆柱由于产品标准化，生产效率是高于方形和软包的；同时，考虑空间利用率上的差异，圆柱在电解液、隔膜的用量上相对于方形、软包更少，因而阶段性的会具备一定的成本优势。
3）对于 CTP、CTC等封装工艺的使用更早，圆柱电池采用钢壳方案，本身具备结构强度，因而可以应用 CTP、CTC 等创新的封装工艺，特斯拉展示的 structure battery，已经在尝试 CTC 的封装思路。不过方形的封装结构也具备 CTC 的能力，宁德时代已经在加速推进；而软包受制于铝塑膜的强度，更多是向轻模组的方向发展。
不过，圆柱电池包括 4680，也存在其产品力的缺点，主要包括：
1）散热和倍率问题，以及无极耳的产业化进度。体积增大所面临最大的问题即是散热和倍率性能的降低，特斯拉在这方面的改进思路是采用无极耳的方案。
2）产品性能和技术迭代潜力方面，圆柱电池是存在时间很长的技术路线，但在动力电池产业化的过程中，除松下外的电池巨头大多选择方形和软包作为方向，主要还是考虑到综合性能和技术潜力的差异。
这里还要重点介绍下特斯拉为了散热而采用的无极耳方案，这是其核心设计之一。
无/全极耳电池生产工艺和结构简化、电子路径缩短。传统的圆柱电池有极耳与正极、负极相连，将极耳作为充放电时的接触点。极耳在电池中占有一定体积，不是电池储能的关键结构，特斯拉 4680 无极耳电池则改变极耳结构，直接利用整个集流体尾部作为极耳，并通过盖板结构设计增大极耳传导面积及其连接处的连接面积、缩短极耳传导距离。
无极耳电池减少了电池内阻，保障了 4680 电池的充电速率。电池在充电过程中会生热，生热导致电池内阻增大，从而进一步导致电池生热，降低充电效率并可能引发安全问题，随着电池体积的增大，效率和安全问题越严重。而采用无极耳设计可以减少电池电子路径，降低电池内阻，从而减少电池在充电过程中生热，以保障电池充电速率和安全性。
四，产业前景
特斯拉积极推进 4680 方案，其预期第一款搭载 4680 的车型将于 2022 年初生产，同时特斯拉的弗里蒙特产线的 4680 良率也于三季度提升至 80%左右。根据特斯拉的部署，4680 系列电池量产后将首先应用于德州和柏林生产的 Model Y 系列车型。特斯拉预计在 21 年年底实现10GWh 的 4680 系列电池的产能，到2023 年实现100GWh 的累计产量，到 2030 年实现3000GWh 的累计产量。
此外，其他厂商也都纷纷试水4680大圆柱电池。宝马、戴姆勒均有涉及大圆柱方向的布局，美国新兴造车 Lucid、Rivian 早期即采用圆柱方案。LG 化学在技术路线的规划调整较大，从此前以软包为主，调整为 2025年实现 430GWh 产能，其中圆柱产能达到 120GWh。松下则在配套特斯拉的方案上进度领先，目前已接近技术验证的最后阶段，后续将加大资本开支推进产业化。此外，三星 SDI 也有大圆柱布局。
国内企业也已经开始储备。据公开信息与产业反馈，国内宁德时代、亿纬锂能、比克等公司也已较早开始车规级大圆柱电池的研发试制与工艺优化。
在本文的开篇就说过，4680圆柱体电池在性能和成本上再一次取得了暂时的平衡，这就是为什么说4680电池会得到资本市场和产业界双重关注的原因所在，就目前而言，这可能是最理想的平衡方案。
五，其他创新举措
在文章的开篇，我就说过，虽然新能源汽车一定是未来3-5年的主流，但是伴随着传统业务越来越靠近天花板，这个赛道上的新技术，新工艺将成为资本最主要的追捧对象，这里再补充几个目前被市场看好的技术。
1.干法制备电极的工艺可能逐步应用
干法电极技术对原有电池电极的改变主要在于生产工艺和设备改造。根据发布于自然杂志的一篇论文测算，相比湿法工艺，当每年电池组产量达到 10 万个时，干法工艺下每年人工劳动时间、场地面积均将下降 13-16%。随着技术与工艺的进步，干法电极制备技术有希望应用到下一代的锂电池生产中。
2.易拉罐式生产工艺也有望逐步应用到电池结构件制备
易拉罐与圆柱电池壳在生产尺寸上相似度较高，斯莱克正在进行锂电领域的尝试。在国内属于独创，自动化生产线生产速度可以达到 1200 只/min，产品一致性优异，具有人力成本和材料成本优势。虽然自动化产线在初期产线成本投入量较大，但考虑设备折旧和单只产品分摊问题，大批量自动化产线仍在产品成本上具有优势。现已收到宁德时代的新产品样品订单，电池壳样品为圆柱铝壳，目前正处于验证测试阶段，后期有望进入宁德时代供应商行列。
六，受益行业
4680 以及圆柱电池的边际变化，将带来部分材料、设备环节的积极变化，包括：
1）高能量密度材料的导入，例如三星 SDI 圆柱电池将采取镍 91 方案，LG 化学的圆柱电池将采用 NCMA 方案，松下、三星 SDI 的圆柱此前已导入了硅碳负极，因而相关标的有望受益。
2）结构件方面将采用预镀镍钢壳工艺，有望提高了产品的抗腐蚀性、一致性和安全性，同时对加工设备、模具以及拉伸工艺的要求也更严格。
3）设备方面，由于极耳焊接、切割工艺的变化，将有利于激光焊接、切割设备。
补充一点，虽然4680圆柱电池有很大的潜力，但是不得不承认方形电池在循环寿命、倍率性能等方面要优于圆柱电池，且电芯容量明显大于圆柱，伴随高能量密度材料导入和产品一致性的优化，方形电池的能量密度逐步追赶、综合性能优势体现，且成本差距缩小，将逐步占据优势。 未来锂电还将是多方角逐的局面，这也是资本市场乐于见到的吧！
七，相关上市公司
一直以来，我整理分享的资料，尤其是一些历史资料，大家都觉得找起来不方便，所以我干脆把每天整理的内容，尤其是涉及股票的部分，做个合集，方便大家取用。
后记
本文也是我「新能源电池系列」的第17篇，目前进度如下：
以上是我自己研究的方向和思路，也就是和大家一起分享下。
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