2020年特斯拉公布4680后，全球车企与电池企业重拾对大圆柱技术路线关注。然而，四年多时间过去，大圆柱电池在动力端的放量显然不及预期。业内曾判断2023年会是大圆柱电池放量“元年”，但实际的量产装车进度陷入滞后。
反观2024年市场动态，大圆柱电池反而在储能领域加速放量。亿纬锂能、鹏辉能源、时代联合、航天锂电、中比新能源、华立源、利维能、创明新能源均布局储能LFP(磷酸铁锂)大圆柱电池，并实现出货。
值得发问的是，为何大圆柱电池在储能领域放量先于动力?动力大圆柱产业化存在哪些卡点?仍有观点认为大圆柱电池将在2025年迎来放量元年，其放量有望在2025迎来“爆发”吗?在方形电池技术迭代如此之快的情况下，国内锂电产业链还值得重押大圆柱电池吗?
储能大圆柱电池放量先行
鹏辉能源研究院研发总监张伶俐在2024年11月表示，2024年大圆柱电池在储能领域的应用实现了倍数增长，特别是在增量市场上。
据高工产研(GGII)《2024年中国大圆柱锂电池行业发展蓝皮书》，大圆柱电池在储能领域走俏，尤其在便携式储能、户用储能对电池倍率性要求更高的场景中，两大领域出货同比增速在2024年突破100%，并预计到2030年出货量将达100GWh。
此前便携式储能、户用储能主要采用18650、21700类的小圆柱电池，2024年正加速向3系、4系大圆柱切换。大圆柱电池在保持圆柱电池原有优势的基础上，提供了更高的成组效率，有助于进一步降低成本，驱动大疆、公牛、华宝新能等企业态度上转向用大圆柱电池配套便携式储能。而户用储能对电池倍率性能要求更高，大圆柱放量信号更为显著，GGII数据显示，2024年户用储能领域大圆柱电池应用已达GWh规模。
另外，6系大圆柱也开始应用于工商业储能领域。时代联合第五代“60系列”LFP储能大圆柱电池已面市应用。
据GGII调研，2024年多家电池企业大圆柱产线吃紧，投扩产方面，对于大圆柱电池的产能规划持续加码。2024年亿纬锂能50亿加码大圆柱电池扩产项目中，就有31亿元用于23GWh圆柱磷酸铁锂储能动力电池项目，另外19亿元用于21GWh大圆柱乘用车动力电池。
整体看来，大圆柱电池产业化在储能领域向前一大步。另外，GGII还指出，与便携式储能、户用储能类似，两轮车领域大圆柱电池出货增速也超100%，增速达150%，出货量2.5GWh。
GWh级别的放量规模叠加多元领域的逐步渗透，2024年是大圆柱电池放量拐点已成业内共识。
为何储能大圆柱电池放量先于动力?
GGII在蓝皮书中指出，大圆柱在储能以及两轮车领域放量的特点之一，是替代容量相近方型/软包电池，对比方型比能、倍率、成组效率更高，对比软包更安全、成本更低。
这背后，是大圆柱电池产业化在2024年已经有了显著的进展，单线产能良率、效率的提升让大圆柱电池的综合性能优势开始显现，为放量奠定基础。
一方面，产业对大圆柱电池工艺达成共识。
比克电池此前表示，如正极端子的焊接方式就有超声焊、点焊和穿透焊等多种选择。然而，到了2024年，业内对于头部端子的焊接已经基本上达成了一致的技术路线，即穿透焊接。此外，在集流盘、极柱焊接以及封口方面上，激光工艺在精度控制、熔深、温度控制成熟度提升、成本下降，未来有望成为主流。
另一方面，圆柱电池产线良率持续提升。
良率方面，亿纬锂能在2024年3月就曾披露，其大圆柱电池的良率可以做到90%以上，小圆柱电池产线良率可以做到更高(98%);特斯拉也披露其良率已经突破95%;鹏辉能源的大圆柱电池良率保持在96%以上。
工艺方面，2024年在焊接、装配等对于大圆柱更具挑战的环节，都有进一步的工艺升级。例如，通过优化全极耳成型工艺、焊接技术、改进卷绕对齐度控制等措施，来克服制程工艺中的难题，以实现大圆柱产线效率的突破，目前大圆柱电池生产效率普遍在50-150PPM。
但上述进步还无法达到动力市场预期。储能、动力大圆柱产品在材料体系、极片工艺乃至壳体等方面都存在差异。要实现动力市场理想中的高能量密度、快充、低成本目标，动力大圆柱还有更多工程化难题需要解决。
不同于储能大圆柱以LFP材料体系为主，因动力大圆柱电池在能量密度被抱以更高的期待(250Wh/kg为门槛、瞄准300Wh/kg以上)，动力大圆柱通常采取高镍正极+掺硅负极的材料体系。问题在于这类材料体系提高能量密度的同时，也会带来更高的产气与热安全风险。
另外，材料体系还需要考虑与全极耳结构适配的问题。全极耳结构设计在理论上具备更快的充放电优势，然而，在高倍率充放电条件下电池更容易发生容量衰减。尤其负极中，纯硅的导电性较差。因此，需要添加碳纳米管类的导电剂来增强导电性，从而补偿大圆柱快充性能。此外，硅负极本身易于膨胀的特性也对负极的寿命产生了很大影响。
大圆柱壳体有钢壳、铝壳两种选择。其中钢壳受膨胀影响形变小，抗冲击，可靠性更高。动力大圆柱负极中硅含量会有所提高，产气问题会更严重，更需要大圆柱结构上具备高刚性，更适合用于动力大圆柱。而储能常用的LFP大圆柱电池大多使用铝壳。
为防止电池正极活性材料对钢壳氧化，钢壳焊接需进行镀镍钢。相比之下，产业铝壳焊接工艺更为成熟，预镀镍钢壳焊接还有待成熟。
在工艺上，被业内视为标杆的特斯拉4680以正负极应用干法电极工艺为目标。
在特斯拉的设计下，干法工艺相较于传统的湿法工艺，可以显著提高电池能量密度，并通过简化工艺流程、省去湿法工艺中的溶剂显著降低成本。据特斯拉估算，干法电极工艺可以将生产成本降低16%，产线投资成本降低34%，极片生产占地减少70%。
即便如此，多年来，特斯拉也只在负极实现了干法的突破，成本更高的正极仍从 LG 新能源和两家中国电池公司采购湿法正极。
2024年7月消息称，干法正极的4680电池设计已经定型，将会推动特斯拉4680产能向前一大步。但2024年9月特斯拉第1亿颗4680下线，至今并未有确切消息显示正负极均为干法工艺的4680实现了大规模量产。
尽管大圆柱电池确实在车端放量陷入迟滞，但可以确定的是，2024年大圆柱通过在多元场景的渗透迎来GWh级别的放量“拐点”。
面对动力大圆柱电池的差异化要求，产业还需要时间对高镍正极+掺硅负极材料体系、干法电极工艺、钢壳圆柱焊接等问题做进一步解决。
那么拐点之后，大圆柱全面“爆发”是在2025还是在更远的未来?在方形电池技术迭代如此之快的情况下，中国锂电产业链还值得押注大圆柱电池吗?
大圆柱电池有望在2025年迎来爆发吗?
展望2025，大圆柱电池放量“爆发”表现出三方面的机会。
机会一：以特斯拉、宝马为代表的国际车企搭载大圆柱电池车型加速推向市场，拉动头部电池企业46系大圆柱储备产能释放。2025H1为全球动力大圆柱电池产能规划量产关键节点。
综合宁德时代、亿纬锂能、LG新能源、三星SDI、国轩高科、比克电池等大圆柱产能规划，各电池企业将在2025年实现10GWh级的大圆柱量产，主要集中在2025H1，在2026进一步扩大规模。多家规模在30-50GWh，特斯拉与亿纬锂能规模超100GWh。
2024年7月前，特斯拉自产的4680电池，每周产能只够装1000辆 Cybertruck。未来，特斯拉将把4680电池广泛应用于其他车型中，包括Model Y、Semi半挂式卡车、Cybertruck和Roadster 2电动跑车等。有分析指出，在这一需求节奏下保守估计到2025年底4680产能将超过70GWh。
亿纬锂能坚定大圆柱电池路线多年，公司董事长刘金成在2024年末再次表达对圆柱电池表示看好。
亿纬锂能已在2023年内披露，公司46系列大圆柱电池已取得未来5年客户意向性订单合计约472.31GWh。2024年半年报显示，46系电池累计装车超2.1万台，单台最长行驶里程超过8.3万公里。
2024年12月，亿纬锂能再次就大圆柱电池分享观点，2025年多种材料体系((LMX、LFP、NCM))的大圆柱电池将迎来“元年”，认为圆柱较方形更适合插混，并预计2025年大圆柱需求预计5GWh。
与亿纬锂能一样，宁德时代同为拿到宝马大圆柱订单的供应商。2024年12月，宁德时代宝马供应商大会上宣布，2026 年开始，宁德时代将陆续在全球和中国为宝马“新世代”架构的纯电车型供应圆柱电池。宝马2026年将在沈阳投产首款新世代车型，并根据中国消费者需求进行量身定制。
为配套宝马，宁德时代将在中国和欧洲的两座电池工厂生产46系圆柱电池，规划每座电池工厂产能20GWh，为全球贡献40GWh新型46系大圆柱产能。
机会二：多元新兴市场崛起，高倍率市场有望大圆柱电池打开多元需求增量。
一个不容忽视的变化是，全极耳工艺越来越成熟，在小圆柱中已经引发变革，全极耳小圆柱电池已在全球电动工具、小动力、无人机市场风靡，在这些应用中带来了直接的倍率提升与效率升级，获得市场认可。
在航空动力电池这一对倍率性更为关注的赛道中，大圆柱电池正实现逐步渗透。
中创新航(14.16, 0.26, 1.87%)半固态“顶流”圆柱电池支持10C+持续性放电，已经为小鹏飞行汽车供货;凌顶能源也以大圆柱结构为核心推出航空动力电池，实现向多家代表性无人机、eVTOL企业供货。
机会三：干法工艺、硅基负极等动力大圆柱所面临的产业化卡点，也在掣肘固态电池发展，固态电池产业化热潮将驱动产业在更短的时间内交出更优的解法。
目前，干法电极在电极材料的选择与改性、材料匀浆、辊压精度、工艺参数的精确控制、生产效率低方面均存在难点，且并非孤立存在，需要电池、材料、设备端共同解决。
逸飞激光与松山湖材料实验室达成合作，联合开发新型结构化极片与激光微加工技术;专注干法电极工艺的企业纳科诺尔与欧阳明高院士工作站联合打造的固态电池实验室项目也在近日开工。
中国锂电产业链还值得押注大圆柱电池吗?
最后，在方形电池技术迭代如此迅速的情况下，国内产业链还需要重视大圆柱电池吗?高工锂电现在的答案是“需要”。
这一问题的提出，与宁德时代董事长曾毓群与马斯克在2024年末的“激烈辩论”不无关系。曾毓群透露，在这次辩论中，他向马斯克论述了大圆柱电池为什么不行，马斯克对此陷入沉默。
业内确实对大圆柱存在信心摇摆的情绪。有数据指出，2024年大圆柱电池新增投产线产能不足10GWh。如此看来，与头部企业产能规划对比，实际新增产能谨慎得多。像亿纬锂能如此，企业领袖刘金成坚持公开表示重押大圆柱电池路线的企业越来越少。
从电池设计看，适配多元的材料体系，圆柱电池在能量密度、倍率性能、成组效率、标准化、成本多维度具备极强的综合优势。纵观电动工具、二轮车、储能、新能源汽车，甚至无人机、eVTOL、人形机器人等新兴市场，圆柱电池都能与方形甚至是半固态电池较个高下。
亿纬锂能、小鹏汽车也表达过，车企希望电池技术能够平台化、大规模应用，以解决实际需求，大圆柱的标准化优势与这一诉求契合。
市场对于大圆柱电池抱有极大的期待，横亘在大圆柱电池与市场应用之间的，是材料、工艺等方面的工程化难题。
但全极耳工艺的突破已为18系、21系小圆柱电池打开更广阔的高倍率市场，对于大圆柱，随着上述工程化问题得以解决，良率、效率、与成本突破后，大圆柱电池将进一步对方型电池市场构成威胁。只是面对大圆柱系列工程化问题，坚持攻克还是调转方向，是个问题。
目前，中国锂电产业链已在全球具备显著的优势，拥有成熟的产业链基础，可以自由地拥抱全球大市场。这是可以孕育任何优势锂电技术的土壤，也是任何优势技术想要弯道超车时的对标对象。
2024年，产业链对固态电池产业化表现出空前的决心，实现了固态电池技术向前的一大步。大圆柱电池产业化或许也需要等待时机，迎来新突破，而坚持大圆柱技术路线也必将对电池企业的造血能力是个不小的考验。
国内，宁德时代、中创新航、亿纬锂能这些位列全球动力电池装机量前列造血能力更强的电池企业，仍在对大圆柱电池做产业化突破。
宁德时代为宝马新世代推出的大圆柱有4680、4695两种规格，有消息称宁德时代研发的大圆柱电池循环寿命是业内的3倍以上，能量密度比业内高出10%。
中创新航定位于高端动力市场的“顶流”大圆柱电池产品已实现装车，甚至搭载eVTOL，该电池采用固液混合电解液，极限温度耐受可达200℃，能量密度高达350Wh/kg，支持10C+持续性放电，满足飞行汽车整个航程的适应性。“顶流高能-超级飞行电池”计划于2026年上市。
2024年，亿纬锂能推出了大圆柱Omnicell电池，具备6C快充能力包含包括高比能材料体系技术、全极耳连接技术、大圆柱平台工艺技术、热蔓延安全控制技术在内的多项新型技术的研发突破。