大圆柱电池大规模量产还有点儿难，高端设备是关键

浩博电池网讯：继中国电池企业宁德时代、亿纬锂能、远景动力后，德国宝马集团的新一代46系列大圆柱形锂离子电池的供应商天团或将再招入日本松下。

据《华尔街日报》4月5日报道，宝马集团正在与这家老牌日本电池制造商进行谈判，在北美建立一座电池工厂，生产46系列大圆柱电池。但合作的进一步细节，包括工厂地点和产能目前还不得而知。

去年9月，宝马集团宣布，将从2025年起在“新世代”车型中使用46毫米标准直径的大圆柱形锂离子电池。新的电池技术将大幅提升能量密度、续航能力和充电速度，同时，电池制造过程中还将减少碳足迹和资源消耗。

为满足新电池的生产需求，宝马集团将在全球建造六座工厂。去年9月，宝马首先与宁德时代、亿纬锂能签订了合约，合约总价值超过百亿欧元。两家电池公司将在中国和欧洲各自建立两座电池工厂，每座工厂的年产能将达20GWh。

10月，第三位电池供应商露出真身——远景动力公告称将在美国南卡罗来纳州建设一家新电池工厂，年产能30GWh，工厂计划2026年投产，将为宝马在美国斯帕坦堡的工厂供应大圆柱形电池。

实际上，宝马此次或选择与松下在46系列大圆柱电池上合作并不令人意外，因为毕竟松下多年来一直在为电动汽车提供1865和2170型号的圆柱形锂离子电池。松下也是特斯拉的第一个电池合作伙伴——目前，特斯拉Model3和ModelY所装载的2170电池即是在松下和特斯拉联合运营的内华达超级工厂中生产。

不仅如此，松下也具备了46系列大圆柱电池的生产能力，其在日本工厂的试验生产线上生产出了特斯拉需要的4680电池，并已于2022年年中向特斯拉交付了第一批样品电池。

根据松下的最新计划，未来4680电池的批量生产将在美国进行——公司已经宣布在堪萨斯州建立一家工厂，并计划在俄克拉荷马州也计划建立一家新的电池厂。

不过，宝马研发的46系列大圆柱锂离子电池可能跟特斯拉的4680电池稍有不同。据宝马此前透露，其大圆柱电池有两种型号，直径46毫米，高度分别为95毫米和120毫米，这意味着其电池型号比特斯拉的4680电池更胖，单体电芯的容量也会更大。

据electrive网站介绍，未来宝马的电动轿车和旅行车车型将使用95毫米高的大圆柱形电池，电动SUV车型将使用120毫米高的大圆柱形电池。

据了解，到2025年底，宝马集团计划在全球交付超过200万辆纯电动车，到2030年之前，宝马集团纯电动车型将占据其全球车辆销量的50%。“新世代”车型将为宝马集团的纯电动车销量做出重大贡献。

电动汽车电池将进入大圆柱时代？

在全球范围内来看，大圆柱电池当下风头正劲。除了特斯拉和宝马，宣布未来使用大圆柱形电池的全球知名车企还有通用、大众、保时捷、戴姆勒、蔚来以及Stellantis。据《华尔街日报》同日报道，目前Stellantis也在与松下谈判，合作在北美建造工厂生产4680型号的电池。

电池企业方面，国内的宁德时代、亿纬锂能、比克，国外的LG新能源、松下都具备了46系列大圆柱电池的生产能力。

据介绍，锂离子电池产品的常规形态有方形、软包和圆柱三大类。近年来，由于单体能量密度的劣势，圆柱类电池在电动汽车市场的份额不断萎缩。而占据全球动力电池产能60%左右、以宁德时代和比亚迪为首的中国电池厂商，基本选择了方形和软包路线（其中方形又是主流），在其带领下，国内的新能源汽车企业和动力电池也主要以这两种技术路线为主。

46大圆柱型电池初登历史舞台是在2020年。当年9月，马斯克在其“电池日”上石破天惊地发布了4680电池，并宣称，相较于2170圆柱形电池，特斯拉的4680电池的能量将是前者的5倍，车辆续航里程将提高16％，功率提升6倍，未来结合电池材料和车辆设计的改进，续航里程将提高56％。

在一些业内人士看来，大圆柱电池解决的是电动汽车电池一致性、安全性、生产效率以及成本的关键问题。其中，一致性有利于适配同一车企不同配置/不同平台的电池系统产品，提升产品的规模化效应。而圆柱形电芯的低膨胀性使得电池正负极能够使用更高比能量的化学体系材料，提高产品的能量密度。

例如，宝马集团负责研发的董事韦博凡此前表示，宝马的46系列大圆柱电池，相较于第五代方形电池，正极镍含量更高，负极中增加了硅的含量，电池单体能量密度将提升20%以上，续航里程提升30%，充电速度提升30%。

安全性上，46大圆柱电池的全极耳设计能够进一步提高电池的散热性，电池的电流路径更短，电流传导面积更大，阻抗减小，使得大电流充放电的温升更小。

对新能源车企而言，最具诱惑的还是降本。据银河证券分析，以电池生产中的卷绕工艺为例，传统电池由于有极耳，电池生产在卷绕环节就需要不停地启动和停止，46大圆柱形电池使用全极耳的设计，卷绕工艺可以实现连续高速不间断生产，达到300ppm的高速制造，而方形铝壳一般仅为10-20ppm，由此生产效率能够得到极大提高。

不仅如此，大圆柱形电池也较适合CTC（电芯到底盘）和一体化压铸技术。对比方壳电池，圆柱电池的布局会更灵活，能适应各种不同的底盘，使得车企在生产制造过程中成本进一步降低。

根据宝马的公告，第六代大圆柱电池相较于第五代方形电池产品，成本可降低多达50%。而特斯拉此前也表示，未来4680电池大规模生产后，生产成本将在现在的基础上再降低54%。

大规模量产还有点儿难，高端设备是关键

在不少业内人士看来，46大圆柱电池之所以成为时下宠儿，除了其自身的性能优势，很大一部分原因也是特斯拉依托其体量，发起并定义了4680的标准，带动了多个行业主流电池厂商和设备厂商的跟进。

不过，大圆柱电池自发布以来，其良率、量产进度一直未能及预期。目前全球成功将其量产的企业也只有特斯拉一家，今年年初实现的产能据估计也仅有4GWh左右，而根据马斯克2020年的规划，其原本要在2022年就实现4680电池100GWh的产能。

“明年，才是4680年！”马斯克今年年初说。

一方面，大圆柱电池所需要的高镍正极，硅基负极，碳纳米管导电剂等材料供应链都有待成熟。另一方面由于大圆柱电池采用全新的全极耳设计，（以往，极耳是动力电池的最基本构造之一，是电芯内正负极集流体与首尾盖板连接的必要部件，而全极耳设计则是正负极集流体与盖板／壳体的直连），电池极耳切割、揉平、激光焊接等工艺环节变化较大，工艺复杂性高，对设备精度、效率提出了更高的要求。

例如切割环节，银河证券分析指出，传统极片切割方法采用步进运动式模切工艺，即按照电池规格，对经过辊压的电池极片进行分条，而46大圆柱电池在极片切割的过程中直接在极片一侧空箔上连续切割极耳成型。在切割技术、速度、精度以及产品质量上，对高速制片设备提出了更高要求。

又如焊接环节，传统圆柱电池有两个极耳，只需要进行两个极耳的点焊，46大圆柱电池存在多个极耳，正负极整体与集流盘焊接，集流盘上细丝焊缝数量较多，焊点数量大幅增加（4680焊接点位较2170增加了5倍），并且一般需要使用连续激光焊接设备。

联赢激光官网信息则进一步指出，相比方形电池，大圆柱全极耳所需的面焊，其激光焊接工序从5道增加至7道，所需焊接设备也更多，一般情况下，单GWh相较于2170电池产线，需要增加5台焊接设备和5台模切机。

也正因为如此，不仅近期传出特斯拉向中国电池材料供应商容百科技和东山精密求助的消息，马斯克本人也不止一次公开感叹，“新电池技术的量产应用很难，制造制造电池的设备更难！”