4680圆柱电池

摘要：相较于传统的圆柱电池，4680大圆柱电池具有更高的能量密度、更大的容量、以及更稳定的性能。未来，46系列圆柱电池凭借本身成本、性能、制造效率与安全上的优势，叠加下游特斯拉、宝马、通用等车企的积极布局，动力电池市场对46系列大圆柱的需求不断加大。预计到2025年，全球4系大圆柱动力电池需求量有望超150GWh。

一、定义及分类

圆柱电池是锂离子电池的一种，其外形为圆柱形，由正极、负极、电解液和隔膜层组成。圆柱电池按大小大致可分为1865圆柱电池、2170圆柱电池、4680圆柱电池三类。

二、行业政策

1、主管部门和监管体制

4680圆柱电池行业基本上遵循市场化的发展模式，各企业面向市场自主经营，政府职能部门进行产业宏观调控，行业协会进行自律规范。行业的主管部门是工信部，主要职责包括：提出新型工业化发展战略和政策；制定并组织实施工业的行业规划、计划和产业政策，提出优化产业布局、结构的政策建议，起草相关法律法规草案，制定规章；监测分析工业运行态势，统计并发布相关信息；负责中小企业发展的宏观指导，会同有关部门拟订促进中小企业发展和非国有经济发展的有关政策和措施，协调解决有关重大问题等。

中国电池工业协会、中国化学与物理电源行业协会是4680圆柱电池制造行业的自律组织，中国电池工业协会成立于 1988 年，经国家民政部注册批准，具有法人资格，为跨地区、跨部门、跨所有制的国家一级协会。中国电池工业协会的主管部门是国有资产管理监督委员会，同时接受国家民政部和中国轻工业联合会的管理。协会主要职能为对电池工业的政策提出建议，起草电池工业的发展规划和电池产品标准，组织有关科研项目和技术改造项目的鉴定，开展技术咨询、信息统计、信息交流、人才培训，为行业培育市场，组织国际国内电池展览会，协调企业生产、销售和出口工作中的问题。中国化学与物理电源行业协会是经中华人民共和国民政部注册登记的国家一级行业协会，该协会主要业务范围包括向政府反映会员单位的愿望和要求，向会员单位传达政府的有关政策、法律、法规并协助贯彻落实；负责开展对行业国内外技术、经济和市场信息的采集、分析和交流工作，依法开展行业的生产经营统计与分析工作，开展行业调查，向政府部门提出制定行业政策和法规等方面的建议；组织订立行规行约，并监督执行，协助政府规范市场行为，制定、修订行业的国家标准和行业标准，并推进标准的贯彻实施；协助政府组织编制行业发展规划和产业政策；开展对行业产品的质量检测和评比工作。

2、国家层面相关政策

近年来，我国颁发了大量的政策，支持圆柱电池等动力电池产业发展，鼓励企业加强技术创新。如2024年1月，国家发展改革委、工业和信息化部等四部门联合发布了《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》，提出要加大动力电池关键技术攻关，在不明显增加成本基础上将动力电池循环寿命提升至3000次及以上，攻克高频度双向充放电工况下的电池安全防控技术。一系列法律法规及行业政策的推出，为行业的有序竞争及健康发展营造了良好的制度环境，对进一步扩大市场需求、推动行业稳定持续增长具有重要作用。

3、地方层面相关政策

在新能源汽车快速发展的背景下，圆柱电池等动力电池产业也受到了贵州、云南昆明等多个地区的大力支持，利好政策相继出台，鼓励企业加强关键核心技术攻关。2022年12月，昆明市人民政府发布的《昆明市新能源电池产业发展三年行动方案（2022—2024年）》，提出在磷镍锰系正极材料、硅碳负极材料、电池辅助材料等领域突破一批关键核心技术。高镍正极、硅碳负极为4680圆柱电池重要原材料之一，一系列政策的出台将推动高镍正极、硅碳负极等核心原材料进一步实现突破，加快4680圆柱电池量产进程。

三、行业壁垒

1、技术壁垒

4680圆柱电池领域涵盖了多个学科领域，不仅涉及电化学领域的各种研究成果和技术创新，还涉及到模具设计、结构工程、电子设计及软件开发等多个领域。4680圆柱电池产品作为定制化的产品，必须针对不同客户的具体需求进行研发、设计和生产，因此企业必须具有深厚的综合技术积淀。此外，大圆柱电池通常采用钢壳作为封装壳体，而锂电池钢壳的原材料钢带需要进行预镀镍处理来增强耐腐蚀性，而当前预镀镍环节主要被新日铁、东洋钢板等日本厂商所垄断。

2、认证壁垒

4680圆柱电池是动力电池的一种，下游应用领域为新能源汽车，而车企对动力电池厂商进入其供应链体系具有严格的审核标准。国内外知名企业的采购策略基本都采用合格供应商认证制度，通过制度化的开发、认证与评估体系，确定企业的生产设备、工艺流程、管理能力、产品品质等均能达到认证要求后，才会与之建立长期、稳定的供应关系。认证主要包括企业认证、产品认证和产线认证三项内容。一般来说，车企为控制产品品质和管理成本，动力电池的供应商数量保持在少数几家，并一旦形成合作，很难再次更换供应商。这种机制对管理能力不强、生产控制不严格的市场竞争者形成了较高的进入壁垒。

3、量产壁垒

4680圆柱电池最早由特斯拉在2020年9月提出，但由于电芯生产中的“干式涂布”工艺迟迟无法投入大规模量产，特斯拉4680电芯自2022年投产后一直都处于小批量生产阶段，尚未实现大规模量产，其余企业也处于小批量出货、送样阶段。

四、发展历程

圆柱电池最早出现在1991年前后，是日本索尼研制的1865圆柱电池，即直径为18mm、长度为65mm的圆柱形锂电池。1994年松下开始研发生产圆柱形锂电池， 2008年特斯拉上市的首款车型Roadster采用了松下的1865圆柱电池，开启了纯电动车大规模使用圆柱形电池的商业化时代。2017年特斯拉与松下联合研发的2170圆柱电池开始量产，并成功应用于Model 3车型上，2170圆柱电池较1865圆柱电池能量密度与单体容量获得了明显提升，充电速度更快，生产成本更低。目前在新能源汽车应用中，2170圆柱电池为市场最主流的电池型号。

随着技术竞争加剧，圆柱电池亟需新突破。2019年，特斯拉申请4680大圆柱专利。2020年9月，特斯拉推出了4680圆柱电池，规格为直径46mm*长度80mm，采用大电芯+全极耳+干电池技术，是电池形态的改进和创新。根据特斯拉对外公布的数据，相较于2170圆柱电池，4680圆柱电池能量提升了5倍，充放电功率提升了6倍，续航能力增加16%。

五、产业链

1、行业产业链分析

4680圆柱电池产业链上游包括原材料、生产设备等，正极、负极、电解液、隔膜仍是4680圆柱电池主要原材料。但与传统动力电池不同，4680圆柱电池对正负极材料更加严苛，与高镍正极材料、硅碳负极材料更加适配。4680圆柱电池的突破对新能源汽车产业发展具有重要意义，有利于降低新能源汽车生产成本，提升续航能力。在“双碳”战略下，发展新能源汽车已成为全球普遍共识，全球新能源车企正不断加强电池等核心技术研发，以促进新能源汽车性能不断提升。中国4680圆柱电池产业链如下图所示：

4680圆柱电池行业产业链

正极材料

宁波容百新能源科技股份有限公司

北京当升材料科技股份有限公司

湖南长远锂科股份有限公司

南通瑞翔新材料有限公司

负极材料

贝特瑞新材料集团股份有限公司

宁波杉杉股份有限公司

上海璞泰来新能源科技股份有限公司

广东凯金新能源科技股份有限公司

隔膜

云南恩捷新材料股份有限公司

深圳市星源材质科技股份有限公司

河北金力新能源科技股份有限公司

中材科技股份有限公司

电解液

广州天赐高新材料股份有限公司

深圳新宙邦科技股份有限公司

珠海市赛纬电子材料股份有限公司

香河昆仑新能源材料股份有限公司

宁波杉杉股份有限公司

江苏瑞泰新能源材料股份有限公司

上游

惠州亿纬锂能股份有限公司

宁德时代新能源科技股份有限公司

江苏蔚蓝锂芯股份有限公司

深圳市比克动力电池有限公司

中游

新能源汽车

下游

2、行业领先企业分析

（1）惠州亿纬锂能股份有限公司

惠州亿纬锂能股份有限公司成立于2001年，于2009年在深圳创业板首批上市，已成为具有全球竞争力的锂电池平台公司，同时拥有消费电池、动力电池、储能电池核心技术和全面解决方案。2023年上半年亿纬锂能实现营业收入229.8亿元，与上年同期相比增长53.93%，其中动力电池实现营业收入121.2亿元，与上年同期相比增长71.92%。

亿纬锂能是国内率先掌握圆柱电池技术的厂商之一，实现了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，在电池和系统方面完成了大圆柱电池核心知识产权布局，取得了“一种新型结构圆柱型离子电池”、“正极柱和正极集流盘的组装结构、电池、电池模组及电池包”等多项专利。同时亿纬锂能46系列大圆柱电池商业化进程取得阶段性成果，目前公司已经完成了46系列三元高比能电池部分产能建设，产线运转良好，并陆续在国内外更多车企上实现定点，现已取得未来 5 年客户意向性订单合计约472.31GWh。

（2）宁德时代新能源科技股份有限公司

宁德时代主要从事动力电池及储能电池的研发、生产及销售，在电池材料、电池系统、电池回收等产业链领域拥有核心技术优势及前瞻性研发布局。在新能源汽车领域，宁德时代已形成包括高能量密度的三元高镍电池、三元高压中镍电池以及高性价比的磷酸铁锂电池等在内的产品系列。2023年上半年，宁德时代实现营业收入1892.46亿元，同比增长67.52%。其中动力电池系统营业收入为1394.2亿元，同比增长76.16%。在大圆柱电池领域，宁德时代已经成功研发4680、4695等大圆柱电池。2022年9月，宁德时代宣布，与宝马集团达成一项长期协议，从2025年开始，将为宝马集团“新世代”车型架构的纯电车型供应圆柱电池，产品将由中国和欧洲两座电池工厂生产，每座工厂将为宝马供应产能20GWh。

六、行业现状

2022年以来，作为近年来备受关注的技术路线之一，46系列大圆柱电池在量产方面上演 “加速度”。未来，46系列圆柱电池凭借本身成本、性能、制造效率与安全上的优势，叠加下游特斯拉、宝马、通用等车企的积极布局，动力电池市场对46系列大圆柱的需求不断加大。预计到2025年，全球4系大圆柱动力电池需求量有望超150GWh。

七、发展因素

1、有利因素

（1）新能源汽车蓬勃发展

新能源汽车产业的蓬勃发展，直接带动动力电池需求爆发式增长。2023年我国新能源产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8% 和37.9%，预计2024年中国新能源汽车销量将达1150万辆，新能源汽车发展空间巨大，为4680大圆柱电池发展提供广阔的空间。

（2）4680大圆柱电池性能更加优异

相较于传统的圆柱电池，4680大圆柱电池具有更高的能量密度、更大的容量、以及更稳定的性能。根据特斯拉对外公布的数据，相较于2170圆柱电池，4680圆柱电池能量提升了5倍，充放电功率提升了6倍，续航能力增加16%；此外随着单体电芯容量的扩大，可减少圆柱电池单体数量与内部所使用的辅助结构件，不仅降低了BMS管理难度，还减少了系统成本，4680圆柱电池相较于2170，生产成本可减少14%，在配合高镍正极、高硅负极、CTC等技术下，最高可实现降低56%的生产成本。46 系列大圆柱电池凭借其在安全性能优势、更低的制造成本，是国际头部车企的重要选择，且已得到更多主流车企的认可，将成为下一代电池技术重要发展方向。

（3）产业政策支持

动力电池作为新能源汽车的重要组成部分，受到世界各国政府的高度重视和大力扶持。近年来，我国发布了大量的动力电池与新能源汽车相关政策，鼓励企业加强技术研发，加快前沿技术攻关，提升电池性能。4680大圆柱电池作为动力电池创新技术，兼具性能与成本优势，也将受益于政策支持。

2. 不利因素

（1）原材料价格波动风险

2022年以来，受新冠疫情、国际政治经济形势、市场供求、市场预期等多重因素影响，锂、镍、锰等原材料价格波动较大，将直接影响到4680圆柱电池产品的生产成本，导致企业生产、经营面临较大不确定性，给4680圆柱电池的量产带来一定的影响。

（2）方形电池性能不断优化

动力电池分为方形电池、圆柱电池及软包电池，目前国内市场方形电池占据主导地位，乘联会数据显示，2023年1-8月，新能源汽车领域，方形电池配套占比92.4%，圆柱形电芯配套占比4.5%。许多企业的研发重心仍是方形电池，且随着我国企业不断加大研发投入，方形电池技术取得了很大的突破，性能持续优化，成本不断下降，如宁德时代推出了性能更优异的麒麟电池，这给4680圆柱电池发展带来了较大的压力。

（3）技术仍有待突破

目前，4680大圆柱电池在激光焊接、注液、分切等环节仍存在技术难度，关键技术尚不成熟，同时受到正极挤压、电池延压等问题，产品良品率偏低，制约着大圆柱电池的大规模量产。此外4680圆柱电池是一个技术密集型行业，行业技术人员相对稀缺，不利于行业可持续发展。

八、竞争格局

自2020年9月4680电池在特斯拉“电池日”上首次亮相后，海外动力电池企业包括松下、LG新能源、三星SDI，国内动力电池企业包括亿纬锂能、比克、蜂巢能源等均开始争相布局，行业竞争日趋激烈。主流电池大厂正在大力攻关4680圆柱电池配套的全极耳、CTC、激光焊接等关键技术。未来率先突破关键配套技术的电池企业有望打破原有竞争格局，成为 4680 圆柱电池产业链核心受益公司。

九、发展趋势

46系列大圆柱电池是动力电池技术升级的重要方向，吸引了松下、宁德时代、比亚迪等海内外众多电池企业布局，目前各主流电池厂商正积极推进46系列圆柱电池项目建设，未来随着技术不断突破及项目逐步投产，46系列大圆柱电池产能将不断释放，截至2023年4月，国内外布局大圆柱电池企业超50家，其中达GWh级别产能规划的企业超15家，全球大圆柱电池产能规划合计超350GWh。

随着动力电池产业竞争逐渐白热化，46系列大圆柱电池的量产将会为产业链上的企业带来全新机遇。46系列圆柱电池由于制造门槛提升，对结构件与生产设备提出了更高的要求。如在激光设备领域，46系列圆柱电池多采用全极耳技术，对激光切割的速度和精度要求更为严格，将为电池激光设备带来新的增长点。未来随着46系列圆柱电池不断发展，相关生产设备、原材料需求将不断增长。