动力电池路线分析——4680大圆柱电池初探

本文作者：嘉合基金权益研究部 孙国萌

4680大圆柱电池概念，最早于2020年9月特斯拉电池日提及，4680（46mm*80mm）是2170（21mm*70mm）圆柱电池的升级，与2170相比，4680的电芯容量是其5倍（4680容量在20-25Ah、2170在4.6-5.0Ah），能够提高相应车型16%的续航里程（即能量密度更高），同时有望提高生产效率，根据特斯拉的估算，4680方案将比2170方案实现14%的成本下降。

图1：圆柱电池规格对比

图2：4680大圆柱与普通圆柱对比

数据来源：wind，嘉合基金

4680电池是动力电池领域的一个较大创新，主要有以下优缺点：

4080电池优点

（1）与CTC封装技术更加契合，圆柱的钢壳本身就具备一定的结构强度，特斯拉给出基于大圆柱的CTC解决方案。

（2）大圆柱一般采用高镍的技术路线，致力于从电池本身（高镍）和结构上（CTC）提升PACK后的能量密度；所以正极采用高镍、超高镍，负极采用硅碳；但是这些材料相较铁锂更容易产生鼓包等问题，而大圆柱pack后彼此有间隙且曲面受力均匀，更匹配高镍解决方案。

（3）“无极耳”方案的推出。“无极耳方案”是指电极一端涂覆导电材料，直接与壳体或专门设计的盖板进行连接，电流直接在电极集流体、盖板、壳体之间进行传导，由于没有集中的出口，无极耳方案内阻更小，且可以弱化局部过热的现象。

4080电池缺点

圆柱电池由于体积较大，内部的发热问题是一个需要解决的问题，无极耳技术增加了极耳的接触面，一定程度上改善散热，但是CTC封装后的散热问题业界一直比较关注。此外，目前国内还是以方形为主，国外高端车型软包也要一定的份额，拭目以待大圆柱的产业化进程在特斯拉的推动下未来渗透率的进一步提升。

产业化进程方面，国内外公司都在稳步推进。特斯拉方面，21年三季度电话会中提及，第一款搭载4680电池的车型预计年初生产；2022.01.27早间消息，特斯拉第一批4680电池汽车将于一季度交付，在奥斯汀工厂生产配备4680电池的ModelY，进度略超之前承诺的时间点，体现了特斯拉强大的工业制造能力。宝马、戴姆勒等均在开发下一代大圆柱，前面有特斯拉在大圆柱上的验证，而且大圆柱天然配高镍，海外目前三元渗透率就比较高；高镍在高端车型的应用也符合宝马、戴姆勒的品牌定位。戴姆勒在用高镍三元软包的同时，也在投资StoreDot布局4680研发。宝马的Gen6可能会使用4695大圆柱。LG在从软包往大圆柱上转，按照规划2025年大圆柱占比近30%；采用四元NCMA方案。

松下方面，可以低成本量产特斯拉所需的4680电池芯，在大阪工厂投资一条试验线计划开始试生产4680；采用NCA方案，芳源为松下NCA正极供应商；亿纬锂能方面，一期20GWh在2023年三季度建好，后续还会有二期项目；目前因为设备原因，进度略慢，技术层面在和设备厂商磨合，未来也会提速；造车新势力也有意向用大圆柱，预期大圆柱盈利会很好，其他公司在看特斯拉应用后的结果再跟进。

内容仅供参考，不构成投资建议，市场有风险，投资需谨慎。