锂电池4680大圆柱专题研究 .pdfVIP

锂电池4680大圆柱专题研究

一、4680冲击电芯格局

2023年9月220,马斯克在特斯拉电池日上发布了第三代4680电芯（前两位数字代表

直径46mm,后两位代表高度80mm）,相比2170直径增大两倍以上，容量是2170电芯的

5倍，续航提升16%,功率提高6倍。大圆柱的优势体现在高性价比、高安全性以及快

充性能潜力等方面，预计未来将替代部分软包和方形的市场份额。

（一）补贴退坡性价比为王，4680降本增效

2023年-2023年，我国新能源汽车的补贴标准较上一年分别退坡10%∕20%∕30%o根据

《关于2023年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，2023年之后上牌的车辆或

将不再享受补贴（在经济下行压力下，工信部等部门正在研究继续延续补贴至2023年

的方案）。

动力电池成本占电动车成本约40%,动力电池降本对电动车降本贡献最大。后补贴时

代，动力电池降本压力增大。锂离子电池成本持续下降。根据B1OOmerNEF数据，锂离

子电池组价格从2014年到2023年下降了77.6%,从2017年到2023年下降了40%,加权

平均值达到132$/kWh。降本通过多方面入手，电池材料体系优化、电池工艺优化、电

池封装方式、系统集成方式的改变，提高能量密度的同时降低制造成本。电池成本下

降主要来源于能量密度的提升，根据工信部披露第一批次纯电动乘用车数据统计，从

2017年到2023年提高了49%,相当于成本下降33%o

白名单补贴政策助推方形占比提升。2015年3月，国家工信部发布了《汽车动力蓄电

池行业规范条件》，进入推广目录的车企才能获得补贴，国内企业深度受益。2017年

宁德时代增长6倍成为国内电池装机量第一，带动方形电池出货量占比增加。1G、SK1

等韩国软包龙头企业排除在白名单之外，导致其主推的软包路线在国内份额持续下

滑。海外市场，2023年欧洲电动车渗透率提升，带动1G软包电池海外放量。

圆柱电池早期凭借其型号统一、标准化生产在动力市场站稳脚跟。2017年，由于性价

比不占优势，圆柱电池转战电动工具、电动两轮车领域。2023年，国产特斯拉mode13

等车型销量带动1G以及松下的圆柱电池在国内动力电池出货量提升,圆柱重返动力市

场。2017年松下伴随特斯拉全球崛起，海外圆柱份额快速上升。

1、电芯设计

仅外形尺寸变化，4680每千瓦时的成本较2170降低14机单个电芯电量随体积增大提

升至5.48倍，外壳用料增加不到3倍。更少的电芯数量降低了组装时间，提升了成组

效率，进一步带来成本优势。仅外形尺寸变化，能量密度可以上升10%；换用硅碳负

极，能量密度上升20%至300wh∕kg以上。

2、电芯工厂

随着制造流程简化、生产线效率提高、工艺提升，成本将减少18机特斯拉设计从电极

涂覆、卷绕、装配、化成等各个环节下手，提高生产效率。整体而言，大圆柱电池可

以实现连续不间断生产；制造工序少于软包和方形铝壳（大圆柱约10道工序）；生产

在线时间短（大圆柱约7天左右，方形和软包分别约10天和12天），提高了周转

率，降低了库存率。

2.1涂覆工艺

干电极技术生产设备占地面积减少10倍，能耗减少10倍，成本降低10%-20沆湿法工

艺需要先混合粉末和溶剂，涂覆到箔材上，然后放入干燥炉进行干燥，并回收溶剂。

而干法工艺则省去了溶剂环节，但均匀度、粘结度更难控制（该技术尚在研发阶

段）。

MaXWen的干电极工艺采用PTFE（聚四氟乙烯）粘结剂与电极粉末混合，通过挤出机形

成电极薄膜，随后利用压延机热压成型，省去溶剂、简化工序（涂布、烘干等），目

前已进行四次优化工艺，但仍在实验阶段。

干电池电极具备以下四个优点：1）能量密度高：大于300Wh∕kg,并存在500Wh∕kg的

实现路径；2）延长电池寿命：改善电池耐久性，电池寿命翻倍；3）节省成本：产能

密度增加16倍，与湿电极技术相比，成本降低10%-20版4）与行业趋势（无溶剂，无

钻化，下一代材料，固态电池）的高匹配度保护环境。

2.2卷绕

由于有极耳，电池生产就需要不停地启动和停止。而4680为全极耳，卷绕工艺可以实现

连续高速不间断生产，达到300PPnI的高速制造，而方形铝壳一般仅为10-20ppm