「汽车系列小知识」为什么特斯拉使用圆柱电池，国内使用方形呢

特斯拉宣布4680圆柱电池将在年底前实现量产

特斯拉宣布4680圆柱电池将在年底前实现量产，2023年有望成为4680圆柱电池放量元年，4680圆柱电池快速放量将带动新型材料需求高增。特斯拉宣布4680圆柱电池将在年底前实现量产。

特斯拉日前宣布，将在2022年年底前实现新型4680圆柱电池的大规模生产。中国证券报记者从多家企业了解到，亿纬锂能、松下、LG新能源已布局4680圆柱电池并快速推进量产，同时将带动雅化集团、石大胜华、天赐材料等产业链企业所生产的相关原材料需求放量增长。

将在年底前量产

特斯拉CEO埃隆·马斯克在近日召开的2022年特斯拉股东大会上表示：“4680圆柱电池每周的产量符合预期，公司有信心在年底前实现大批量生产。同时，特斯拉目前的电池供应可以满足今年150万辆汽车的生产需求。除了自建电池厂，特斯拉也从供应商处采购电池。”

2月19日，特斯拉宣布，弗里蒙特工厂1月份已生产100万块4680圆柱电池，预计在第一季度率先用于Model Y车型。马斯克表示，德国柏林超级工厂将是世界最大的电池工厂，每年产能将超过100GWh，甚至可能达到200GWh到250GWh。

资料显示，4680圆柱电池全称是4680规格无极耳圆柱电池。圆柱电池是指电池的外形是圆柱形，4680是指电池的规格，46指圆柱电池的直径为46mm，80指电池的高度为80mm。业内人士表示，此前圆柱锂电池的尺寸主要是18650和21700两种，21700比18650的能量多50%，4680是21700的能量的5倍。

民生证券表示，4680圆柱电池在电芯结构方面采用新型无极耳技术，可实现降本增效。无极耳技术增大了电流传导面积，缩短电流传导距离，大幅降低电池内阻。内阻降低可以减小电流偏移现象，延长电池寿命电阻减小还可降低热量产生，电极导电涂层和电池端盖的有效接触面积可达到100%，能提升散热能力。

电池厂加速建设产线

在头部车企特斯拉的带动下，亿纬锂能、松下、LG新能源等多家电池制造商正加紧布局4680圆柱电池产线。

亿纬锂能相关负责人在接受中国证券报记者采访时表示，公司4680圆柱电池厂房正在建设中，合作方暂时不方便透露。亿纬锂能此前曾公开表示，公司已完成大圆柱电池战略布局，包括4680和4695两大型号，预计2023年产能释放20GWh，2024年达到40GWh。

松下表示，计划到2028年将电动汽车电池的产量扩大3到4倍，主要集中在北美市场。同时，公司在日本和歌山县工厂量产的全新车用4680圆柱电池预计自2023年开始供应给特斯拉使用。

LG新能源表示，将投资5820亿韩元用于韩国Ochang工厂，新建4680圆柱电池生产线，年产能可达到9GWh，产线将于2023年下半年开始投产。

中金公司预计，2023年有望成为4680圆柱电池放量元年。参考21700对18650电池替代节奏，预期2023年4680电池装机量有望超20GWh，2024年将超100GWh终端整车厂应用也有望从特斯拉逐步渗透至宝马、戴姆勒等高端电动车厂商。

带动原材料需求放量增长

4680圆柱电池需求的扩大带动了上游原材料需求的放量增长。雅化集团在互动平台表示：“公司是4680圆柱电池所用氢氧化锂的主要供应商，4680圆柱电池的市场需求预计今明两年每年将以10倍的速度增长。”

石大胜华相关负责人表示：“目前公司主要产品是高首效型硅氧碳负极材料，4680圆柱电池是主要的目标客户群体。预计到2025年，4680圆柱电池需求量在200GWh以上，对应硅基负极需求超过16万吨，具体还要看实际的达产数据。”石大胜华公告显示，2021年公司1000吨/年硅基负极产线建成并试生产，另有2万吨/年的产能规划将在2022年年底落地。

天赐材料表示：“公司的4680圆柱电池电解液开发项目正处于小试阶段，项目目的是为满足圆柱电池对电解液的需求，解决浸润、快充与高温性能兼顾的难题。”

中金公司表示，4680圆柱电池快速放量将带动新型材料需求高增，预计至2025年，高镍正极、硅碳负极、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、补锂剂、导电剂、聚偏二氟乙烯(PVDF)需求量将分别达39.1万吨、16.3万吨、2.0万吨、1.2万吨、1.9万吨及3.1万吨。

特斯拉日前宣布，将在2022年年底前实现新型4680圆柱电池的大规模生产。有媒体从多家企业了解到，亿纬锂能、松下、LG新能源已布局4680圆柱电池并快速推进量产，同时将带动雅化集团、石大胜华、天赐材料等产业链企业所生产的相关原材料需求放量增长。

预计，2023年有望成为4680圆柱电池放量元年，4680圆柱电池快速放量将带动新型材料需求高增。

4680电池是特斯拉推出的直径为46mm，高度为80mm的新一代圆柱电池，采用大电芯+全极耳+干电池技术。相比2170电池能量提升5倍、功率提升5倍、续航里程提升16%、而成本降低14%。

国内企业中，宁德时代已规划8条产线对应12GWh的大圆柱产能，亿纬锂能大圆柱20GWh年产能已于2022年开建并实现小批量供货，包括4680和4695两大型号，预计2023年产能释放20GWh，2024年扩产至40GWh。

4680大圆柱电池的规模化应用发展趋势下，会对产业链带来不同程度的影响，高镍三元、高镍无钴甚至四元正极、CTC技术、硅碳负极碳纳米管、PVDF涂覆等将会受到一定程度的正向影响。

其中锂作为电池核心材料，硅作为负极主要材料、镍作为正极主要材料，需求增势最为显著。

两年前，马斯克在特斯拉的“电池日”（Battery Day）现场对外透露，公司将推出具有划时代意义的新电池单元，增加续航里程，降低生产成本，以支持Cybertruck皮卡等纯电动产品的量产。

这就是特斯拉的4680圆柱电池，按照计划，它将在2022年年底实现大规模生产。

4680圆柱电池的全称，是4680规格无极耳圆柱电池。圆柱电池，顾名思义，指的是电池的外形是圆柱形，4680则是指电池的规格——46指圆柱电池直径为46mm，80则指电池的高度为80mm。

根据特斯拉对外公布的数据，4680电池的能量密度将是2170电池的5倍，车辆续航里程也将提高16%，未来结合电池材料和车辆设计的改进，续航里程净增长将高达56%，生产成本则可以节约54%。

马斯克此前多次强调，4680电池预计将在2022年支撑高达100万辆的电动车生产，但行至今日，该电池的大规模量产仍处于早期的艰难阶段。

虽然遇到了不少难题，但马斯克对4680电池的`未来充满了信心，并声称该电池将“彻底改写电动车行业规则”。如果年底的产量可以达到预期，马斯克将在2023年中期推出Cybertruck，在此之前的两年里，这款电动皮卡屡次跳票，属于典型的“前期造势，后期难产”。

但是，4680电池的产量一直受到限制，以至于特斯拉不得不继续依赖其德克萨斯州新工厂生产的2170电池。

“需要明确的是，我们目前正在生产搭载2170电池的电动车，我们有足够的2170电池来满足今年剩余新车的生产。特斯拉今年并不需要依赖4680电池，但是，4680电池将在明年扮演十分重要的角色。” 马斯克在刚刚过去的股东大会上表态说，4680电池的量产进度并不会影响特斯拉今年生产150万辆新车的目标，但2023年就不一样了。

至少，它对Cybertruck的顺利量产非常关键。

特斯拉在发布Cybertruck时对外承诺了一系列的卓越性能，而4680电池是实现这些承诺所必须的。由于4680电池使用了很多创新技术，所以特斯拉目前很难预测其产量增长的速度，哪怕是作为掌舵者的马斯克，也只有在今年年底才有信心实现高生产率。

北美的行业分析师预计，在2023年5月以前，特斯拉4680电池的产能很难达到预期。实际上，除了缓慢的产能爬坡，目前4680电池的大批量生产还缺乏某些原材料，以及生产环节的制造改进。

也有分析师认为，特斯拉的4680看起来只是“体积更大”的电池，没有太多的技术创新，且量产远远落后于最初的计划。最终结果，是影响了特斯拉电动皮卡Cybertruck、电动半挂式卡车Semi等车型的量产。

“这是一场电池秀。”

雪牛资本（Snow Bull Capital）首席执行官、同时也是特斯拉车主的泰勒·奥根（Taylor Ogan）告诉《美国汽车新闻》，特斯拉的电池创新，还有很长的路要走。“我一直以为，特斯拉的4680电池将在很多方面超越2170，但实际上，亮点并不突出。”

前路漫长，挫折难以避免。

在柏林，特斯拉已基于2170电池启动了Model Y的生产，在德克萨斯超级工厂开始生产搭载4680电池的Model Y之后，该公司最近又在奥斯汀工厂增加了2170电池的Model Y。

全球范围内，已经有不少车主拿到了搭载4680电池的Model Y，但是与弗里蒙特工厂生产的搭载2170电池的车型相比较，似乎搭载4680的新车并没有想象中那么惊艳。

4680电池一直是投资者们十分关注的话题，因为新的电池技术和电动车制造生态被视为特斯拉未来计划的关键。嗅觉灵敏的华尔街分析师们，已经发现特斯拉在电池领域存在的潜在问题，所以前段时间的股东大会和第二季度财报发布会，大家提及的问题也大多围绕着4680电池。

华尔街投资银行Cowen分析师杰弗里·奥斯本（Jeffrey Osborne）在一份研究报告里表示，特斯拉近期在新电池和自动驾驶等“技术性”领域遇到了困难，如果这些问题持续存在，这家电动车制造商将在未来面临新的压力——

过去几年，因为频繁的产品跳票和华而不实的flag，投资者对特斯拉越来越不满。

随着新能源汽车产业的大力发展，这两年我们慢慢地了解了很多新的知识点，其中动力电池就是常被提及的内容之一，不过大家一般都是从新车宣传中了解到电池的成分：三元锂、磷酸铁锂等，但对于电池封装了解得并不多。这看似只是电池组的外包装的区别，但却对性能有很大的影响。本文为大家科普一下汽车动力电池常见的三种封装方式：方形电池、软包电池和圆柱电池，它们三者谁的性能更好更安全？未来谁将会占据优势呢？

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先来看一组数据：2021前三季度国内新能源汽车销量约182.6万辆，同比增长46%；动力电池装机量约82.42GWh，同比增长152%。今年国内的新能源汽车呈现出大幅增长的态势。而三种封装形式的电池中，2021前三季度方形动力电池装机量约69.47GWh，同比增长175%；软包动力电池装机量约6.33GWh，同比增长212%；圆柱动力电池装机量约6.63GWh，同比增长23%。可以看出来，国内市场方形电池相比于软包动力电池和圆柱动力电池仍然是绝对的主流。目前这种态势是如何形成的？我们需要对三种电池有一个详细的了解。

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方形电池指铝壳或钢壳方形电池，从上述数据也能看出，方形电池的装机量在国内相比其他二者遥遥领先，这也有一定的原因。方型电池采用卷绕和叠片两种不同的工艺，对电芯的保护作用更好。由于方形电池的结构较为简单，不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件，所以整体附件重量要轻，相对能量密度较高。

异形电池，图片源于网络

同时，由于方形电池的外壳可以实现定制化生产，所以根据市面上不同的新能源车的产品型号可以有成千上万种电池外壳形状，其实这一点对于“油改电”车型非常友好，因为这些基于燃油车平台改造的电动车由于原生结构原因，必须从油箱、排气管路等位置“偷”出空间来放置电池包，但空间又不规整，所以只能找电池企业定制化生产“异形电池”，所以这里也交大家一个小窍门：看一台车是不是“油改电”，别光听厂家宣传，就看它的电池是不是异形电池。

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当然方形电池外壳的千变万化相对应的一个负面影响就是无法实现统一化标准生产，对于后续新能源车的电池置换、通用是一个较大的问题，尤其对于商业化运营车辆或私人车辆后续使用而言很难形成统一化生产改装。

比亚迪刀片电池，图片源于网络

目前国内市场常见的诸如宁德时代、比亚迪、国轩高科等大大小小电池企业大都涉及方形电池业务；而从车企和产品看，我们熟知的采用CTP技术的比亚迪刀片电池、广汽埃安弹匣电池等都属于方形电池，另外头部新势力蔚来ES8ES6EC6、理想ONE等车型都是。

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这个离我们的生活最为贴近，遥控车上的5号电池就是圆柱电池，而新能源车上的电池就是由数千个“5号电池”组成的。当然它们并不是5号电池，而是另外一种型号。圆柱电池主要以钢壳圆柱为主，这种电池的表现为容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电、电化学性能稳定、使用安全、工作温度范围宽、对环境友好。但同时缺点也十分明显，包括自重较大、圆柱外形导致的空间利用率低、径向导热差导致的温度分布问题等。

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在新能源汽车上最出名的就是特斯拉，它家从一开始就在使用来自松下的18650圆柱电池，可以说在乘用车领域是特斯拉把圆柱电池带了起来。像目前新能源汽车领域常见的圆柱电池分为14650、18650、21700、4680等型号，这些数字命名就是通过电池直径、高度来直接命名的。而从代际看，最新的4680电池将投产上车特斯拉。而国内还有一家新势力：岚图汽车发布的“琥珀电池”也是圆柱电池，它采用了三星电池的2170三元锂电池。

指以铝塑膜为外壳的锂电池，在3C领域渗透率已经超过60%，并逐步扩展至新能源汽车行业。与硬壳电池相比，软包电池具有设计灵活、重量轻、内阻小、不易爆炸、循环次数多、能量密度高等特点。软包电池随着智能手机和平板电脑的普及得到快速发展，因其良好的延展性和高能量密度特点，逐步应用到新能源汽车、储能等领域。能在现有技术水平上提升动力电池的能量密度，在续航里程上进一步缩小和燃油车的差距。

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与硬壳包装相比，软包装能够提升电池安全性、减少电池自耗电、延长使用寿命，并具有设计灵活性。软包装的不足之处在于包装材料铝塑膜机械强度不及硬壳，目前依赖进口、成本较高，目前生产工艺不成熟、标准化程度低等因素也制约着其发展。

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目前搭载软包电池的产品也不算少，奥迪e-tron、日产轩逸纯电、凯迪拉克XT5插电混动等车型都属于这一阵营。不过几年后，可能不会太久，软包电池将迎来新的春天，原因就是全固态电池技术的落地。因为软包电池的那些优点，全固态电池技术大概率会落地到软包电池，续航长、充电时间短、安全性高等优点会让它走向舞台中央。

总结：

目前国内电池产业发展状况中方形电池、圆柱电池和软包电池三种封装形式的情况并不能绝对说明三种技术路线的优劣，只能说明在国内市场环境下龙头电池企业的技术走向，这个这些企业在相关领域的技术积累息息相关。以方形电池为主的市场局面短期内不会改变，但随着全固态电池等技术的突破，这个比例很可能会被打破。

宝马下一代电动车或将全面搭载圆柱形电池

宝马下一代电动车或将全面搭载圆柱形电池，目前，三星SDI、宁德时代、亿纬锂能和Northvolt已向宝马提供方形电池，宝马正计划从这些公司采购圆柱形电池。宝马下一代电动车或将全面搭载圆柱形电池。

5月9日，宝马集团召开了2022年第一季度的财报会，并公布了全新的Neue Klasse纯电动汽车平台。宝马集团首席执行官奥利弗·齐普策表示，Neue Klasse平台将在该公司电动车销售增长中发挥“关键作用”，并称其代表了宝马电动化技术的飞跃。

值得注意的是，随着Neue Klasse平台的应用，宝马也将更改目前其动力电池的制式，从传统的方形电池转变为“大圆柱电池”。这也意味着，又一家国际汽车巨头加入了使用“大圆柱电池”的行列。

据汽车新闻网站WhichCar报道，Neue Klasse平台将于2025年前后在匈牙利的宝马新生产线投产，该平台下的首款量产车型将会是不同于目前在售i3车型的全新电动3系。据了解，推出全新电动3系后，宝马还会扩大Neue Klasse平台的应用范围，从通用性纯电动车型扩展至高性能纯电动车型。

事实上，宝马集团此前就曾表态，2022年内宝马将量产及试生产15款纯电动车型。基于全新Neue Klasse平台，宝马预计到2025年底将会在全球交付200万辆纯电动汽车。随着该集团纯电动车型生产进入规模化阶段，这也对其生产成本提出了更高的要求，降低动力电池成本首当其冲。

据彭博社报道，电芯通常占整个电动汽车动力电池包成本的五分之四。但由于锂和镍等动力电池关键原料价格近期大幅上涨，汽车制造商在转型的过程中受到了较大的成本压力。这也是宝马在新平台上选择了成本更低、生产效率更高的大圆柱电池的原因。彭博社援引知情人士的话称，“这一做法可以帮助宝马降低30%的电池成本。”

这位知情人士还表示，宝马使用的大圆柱电池将由其现有的动力电池合作伙伴制造，但目前宝马官方拒绝透露动力电池供应商的名称。但可以肯定的是，该供应商将从中国的宁德时代和亿纬锂能、韩国的三星SDI公司和瑞典的Northvolt AB公司中产生。

事实上，圆柱电池诞生于1991年，最初盛行于3C市场。2008年，特斯拉开启了车用圆柱锂电池的商业化时代。2020年9月，特斯拉在电池日上公布的体积更大的圆柱电池4680，让圆柱电池的大型化更进一步。大尺寸的电池意味着所需电池数量更少，因此可以降低电池管理系统的控制难度，并且还会减少电池包金属结构件及导电连接件的成本。

而据知情人士透露，宝马新电池的能量密度将比特斯拉的4680电池至少高出两位数百分比，这将帮助宝马Neue Klasse平台的车型获得更高的续航里程。

当下，凭借高能量密度、高安全性，以及低成本的优势，大圆柱电池逐渐成为了动力电池供应商攻坚的重要方向之一，并且在产品端及应用端吸引了一大批追随者。

在应用端，特斯拉已开始大规模使用该类电池，而保时捷、江淮、东风岚图等汽车制造商也相继释放出了大圆柱电池的`应用信号。也许在新能源汽车业急需降低制造成本的当下及未来，大圆柱电池将逐渐成为行业内的主流动力电池形态。

业内消息人士透露，宝马正在考虑从2025年开始，在新电动平台使用圆柱形电池，该项举措将帮助其降低30%电池成本。

宝马将率先在其Neue Klasse纯电平台上采用价格更加低廉的圆柱形电池。在宝马第一季度财报电话会议上，首席执行官奥利弗·齐普斯发言称，全新的Neue Klasse平台将率先应用于纯电动宝马3系的开发和生产，该平台未来主要用于宝马品牌的豪华运动中型车研发和量产。

目前，三星SDI、宁德时代、亿纬锂能和Northvolt已向宝马提供方形电池，宝马正计划从这些公司采购圆柱形电池。

众所周知，随着新能源车市场的火热发展，越来越多的燃油车企巨头也加入其中。著名的豪车品牌宝马，这两年也开启了自己的电动化之路。但不同于宝马在燃油车领域的强势，宝马的电动车自上市以来就一直饱受诟病。

比如目前国内上市的宝马i3 ，就一直被吐槽不是真正的电动车，而是“油改电”车型。5月11日，宝马计划启用Neue Klasse全新的纯电动平台，这也将助力宝马进入电气化战略的新篇章。

大圆柱电池目前逐渐成为了动力电池供应商攻坚的重要方向之一，并且在产品端及应用端吸引了一大批追随者。

5月13日，据业内人士透露，宝马正考虑从2025年开始，在新电动平台Neue Klasse上使用圆柱形电池，下一代电动车将会搭载圆柱形电池。改用新电池的宝马Neue Klasse平台将会直接对标特斯拉的圆柱电池车型。新电池将由宝马现有的供应商生产，这种设计将有助于该公司实现降低30%成本的目标。

目前来看，宝马目前的电池供应商包括中国的宁德时代和亿纬锂能、韩国的三星以及瑞典的Northvolt。该公司希望新的电池包装设计能够带来价值优势，并抵消原材料价格上涨带来的影响。据了解，宝马的新电池将提供比特斯拉电池更高的能量密度，至少是两位数的百分比。采用新电池的宝马汽车，在续航里程上可能会拥有比特斯拉Model 3、Model Y更大的优势。

圆柱形铁锂电池是目前最早成熟的动力电池种类，历经二十多年的发展，现在的圆柱型电池生产工艺、效率、成品率已经相当成熟，成本也相对更低。此外，圆柱形电池在安全性上也更具优势。

不过，圆柱形电池一般采用钢壳封装，安全性是得到了保证，但是重量也比较大，同样质量的电池包，圆柱型电池的能量密度可能会不如方形锂电池，或者是软包电池。当然了，宝马也可以选择向整车质量妥协，做体积、质量更大的电池包，把容量堆上去。

新能源汽车面临着一个共同的难题，那就是电池成本暴涨，如今大部分新能源汽车的动力电池主要为锂电池，锂作为生产电池不可缺少的重要原材料，近几年随着新能源发展迅猛，需求量急剧膨胀，导致供需关系严重不平衡，原料价格与日俱增。很多车企压不住电池生产成本，不得不上调汽车价格。

宁德时代等电池厂商正在尝试钠离子等新型电池的研究，希望借此替代锂电池，提供全新的动力方案。而宝马、特斯拉等大厂也在努力调整电池包结构，降低生产成本，代表之一便是特斯拉的4680大圆柱电池。

电气化进程上，成本是宝马最大的痛，销量比奔驰好，赚得却比奔驰少，期待新圆柱电池能够给这家德国高端车企带来更好的发展。

动力电池和储能电池是目前电池技术应用的两大场景。储能电池对应太阳能等设备，动力电池对应新能源汽车。曾经以日韩公司为首的电池科技公司，很久以前就将动力电池的包装类型分为三大类:圆柱形、方形和软包。直观来看，它们的差异只是形态上的，但同时在技术发展和应用方面也有所不同。那么小电池由于形状不同会怎么样呢？这是我们本期的主要内容。

日本索尼公司于1992年发明了18650锂电池，成为目前最常见的圆柱电池设计。比如5号、7号碱性电池都采用这种形状设计。后期由于电池的应用场景较多，以三星SDI为首的方形电池和以LG华为为首的软包电池也进入市场。目前，这三项技术也在新能源汽车产品中得到应用。

对于新能源汽车来说，目前三类电池的市场结构相对稳定，没有最好，只有更好。不同国家的不同车企对三类电池技术的认可度不同。前不久我参加了一个柔性电池的技术培训，所以我也想在今天的内容中和大家聊聊，给大家反馈一下我们的实际应用水平，这三种不同形状的电池有什么区别？

●换标不换书，形状无论如何变化都要遵循基本原则。

由于包装方式的不同，三种电池的形状明显不同。但对电池本身的工作原理没有影响。制造方法主要针对不同的工作条件、设备应用和更多样的例子，不是很严谨。就像蛋糕被做成不同的形状，原料烘焙和发酵的原理是一样的。

“方形电池锂离子运动示意图”

以上两张图展示了锂电池本身的工作原理。简单来说，锂离子在电解液中从阴极到阳极完成一次放电，然后从阳极回到阴极完成一次充电。因此，三种不同形状的电池的设计都会遵循电池本身的技术原理，但由于形状的不同，制造过程分为缠绕和堆叠两个不同的过程。

◆圆柱形电池

三种形状的电池通过圆柱绕线、方形绕线和方形叠加，最终都会变成圆柱形、方形和柔性电池。然而，目前只有圆柱形电池在制造标准上是一致的。比如大家熟知的圆柱电池分为14650、18650、21700等型号。很多人认为这是一种电池类型，但它只代表了圆柱形电池的尺寸标准。以目前最成熟的圆柱电池标准18650型为例，而21700型正在经历不断的技术进步，有可能取代18650型成为新能源汽车首选的圆柱电池产品。

◆方形电池

方形电池的可塑性更强，可以根据产品的具体需求进行定制。所以大小不同。目前无论是制造工艺还是应用标准，都没有像圆柱电池那样明确的标准划分。但由于灵活性高，在早期新能源汽车上已经使用了很长时间，车企可以根据车辆需求定制方形电池的尺寸，不受圆柱电池标准的限制。方形电池曾被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计。目前很多车型都采用方形电池，比如宝马的I系列车型、 荣威ERX5 、蔚来的ES8以及未来即将上市的轿车和家庭的增程式SUV。

左边是荣威ERX5，右边是 蔚来ES8 （ 查成交价 | 车型详解 ）】。

【右边的迷彩车是一辆轿车和一辆SUV】

◆方形软包电池

另一方面，柔性电池追求更纤薄的体积，在同等容量密度下重量最轻，因为采用叠加制造方式。同样，灵活的电池也可以根据应用需求定制，从我们手机电池的大小到在新能源汽车中的应用。柔性电池一直是行业内移动设备的首选，但在汽车应用中，其体积的可控性也受到汽车品牌的重视，尤其是插电式混合动力汽车。在考虑整车的布局和重量时，电池体积灵活的优势更加明显。目前，通用的 别克VELITE 5 / VELITE 5 、 凯迪拉克CT6 插电式、XT5混动车型以及日产的Sylphy纯电都采用了柔性电池。

【Sylphy，纯电补贴后预售16.6万元】

点评:三种电池设计都以“换汤不换药”的方式在市场上占有一席之地。从设计的角度来看，其中并没有绝对的好坏。但由于最成熟的圆柱电池有固定的全球标准，从制造到应用，整个过程的严谨性会更高。电池公司按标准制造电池，车企也按标准设计应用，一致性强。中国曾试图将欧洲的VDA标准作为方形电池技术的模板，但被引用的公司并不多。最早选择使用方形电池的车企，也在逐步用圆柱电池替代，只是为了保证产品安全标准的一致性。

而方形柔性电池的突出优势就是定制化，这就导致了标准和流程的不同。汽车公司和电池供应商必须就设计和工艺要求达成严格的协议，这显然会导致双方的R&D成本更高。目前车企对这三类电池都有自己的偏好和看法，会选择自己比较认可的类型进行产品研发。毕竟用户关心的是车辆续航性能和更好的配重和布局，对电池外形没有偏好。我们再说一遍。三种电池设计在不同形状下，在能量密度和安全性方面有什么优势？

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下个十年，谁会是技术趋势？

低在追求能量密度和体积重量，如何输赢？

在不同形状的基础上，三种电池设计也各有特点，可以通过外壳的材料和内部设计来影响单体电池的能量密度、安全性和重量。我们再举一个蛋糕的例子。馅料代表单个电池的能量密度，而面粉代表外壳包装材料的选择。

不锈钢外壳一直是圆柱形和方形电池的主要包装材料。由于工艺标准的不同要求，较轻的铝壳在方形电池上迅速普及，在重量上也有优势。但由于追求更轻薄的技术，柔性电池采用铝塑膜包装，比铝壳更轻。你甚至可以用手感受内部液体电池的流动。

除了直接影响电芯的重量，外壳使用的不同材料也对电芯的安全性、发热性等方面有影响。毕竟，电池应该分组包装，然后放入车内。钢壳最硬最重，需要兼顾安全工艺，难度相对较低，而铝膜壳最软最轻，单体制造成组封装时对散热和碰撞安全的要求也较高。然而，根据外壳材料的选择，方形电池具有相同的优点和缺点。

不要低估单节电池的重量，这会对分组放入车内的最终包装产生多层面的影响。更轻的电池组可以使整车重量更低，从而为车企提供更多的布局方式。随着技术的发展，单体电池越轻，空能量密度越大。例如，在设计车辆时，仅限于装载一个300千克的电池组。显然，单元越轻，整个电池组的能量就越高。

然而，当带钢壳的气缸和方形电池安装在车身上时，控制配重的方案相对简单。比如目前主流的圆柱形电池组的新能源汽车，都是直接布置在车身下方，这样可以保证车辆的前后配重即使较重也不会受到影响，但是会影响车辆的离地间隙和车内平台的高度。但是，有些插电式混合动力汽车会将圆柱形电池组放在后备箱下方，通过与前发动机的重量相匹配来平衡整车的重量，但这样一来，后备箱的空就会变得很小。

由于电池的形状不同，三种类型的电池在封装组的安全性和散热问题上也有不同的优缺点。圆柱电池虽然重，能量密度低，但封装时在圆柱之间形成良好的散热空空间，而方形电池则不同。如果不留缝隙，紧密排列在一起，除了散热，单体之间的安全性也很难保证。然而，柔性电池的包装将更加复杂。为了安全，为了保证散热，也为了不失去柔性电池体积纤薄的优势，我们可以想象它在封装和分组上有多复杂。很多车企在包装时都会仔细考虑三类电池设计的成本投入。目前，工艺难度和成本较低的圆柱形电池是现阶段较好的选择。

点评:简单来说，如果方形电池和圆柱电池有相同的行业标准，那么两种电池在应用上的优缺点基本在同一水平上。而柔性电池具有更强的设计灵活性，具有重量轻、能量密度高等更为明显的优势，将成为未来更多车企的首选电池类型。但恰恰相反，对制造工艺的要求明显高于前两者。生产和包装上的额外成本和技术要求，都变相提高了新能源汽车的终端售价。因此，柔性电池的极端优缺点也让一些车企望而却步。目前新能源汽车使用柔性电池的比例最小。说白了，面对成本，更多的企业还是选择与另外两家妥协。

此外，单体电池的类型只是车企选择研发方向的角度之一，封装技术也是尤为关键的一环。目前，一线新能源车企都有自己的电池实验室。他们在供应商提供的电池原型基础上进行二次研发，最后将研究方案推回给供应商，两人共同敲定所需的电池方案。然后，包装工作由自己或供应商完成，最后一步是通过精心的配重布置完成装载。这个过程各方面都有利弊，也是返场企业会选择哪种电池的关键。

●中国电池企业与汽车企业紧密甚至超越，合作共赢。

从单体电池到整车应用，车企和电池公司之间有着密切的合作关系。比如在圆柱电池的应用上，松下和特斯拉保持了多年的技术联盟，美国通用汽车和LG化学也就柔性电池技术达成了技术共识。在此之前，三星SDI还与宝马在方形电池上有过很多技术合作。

电池供应商决定了电池可靠的基础技术，车企的二次研发决定了电池在最终续航、配重、安全三大问题上的表现。ⅲ类电池的核心技术长期被日韩公司掌握，之前已经成为新能源车企首选的电池供应商。近两年来，与国外相比，我国电池和新能源汽车企业不仅电池技术和应用水平大幅收窄，在产能、质量控制和实际应用性能等方面也更有话语权。外国车企选择中国电池企业作为首选供应商已经成为常态。

截至2021年，中国电池企业已具备制造圆柱电池、方形电池和柔性电池的综合技术能力，三类电池的单体能量密度均取得长足进步。近年来，中国电池企业也从圆柱电池、方形电池向柔性电池技术过渡，当代安普瑞斯科技有限公司、李绅、郭萱高新为首的多家公司正在选择采用柔性电池技术路线。

同时，随着国内新能源汽车补贴标准对电池能量密度提出更高要求，软包技术成为实现电池轻量化、高密度的重要手段。今年年初，当代安普瑞斯科技有限公司、李绅、郭萱高新三家承接新型锂离子动力电池项目的企业，均选择了软包电池技术路线，单体电池能量密度达到300Wh/kg。但其对高制造技术的要求也要求相关后市场技术的提升，如外包装铝塑膜的技术和产能、高精度叠片、电解液注入和封装设备技术等。

然而，在走向柔性电池技术的道路上，仍然存在许多实际问题。首先，铝塑膜技术成本高，国内技术水平有限。尤其是叠片技术的控制要高于绕组。质量控制将直接影响电池寿命和安全性。为了保持产能和质量控制的同步增长，电池公司和汽车公司之间的协同努力更加关键。

总结:新能源爆发前，可能会成为一种趋势。

前几年我国新能源汽车的动力电池主要是磷酸亚铁锂中的方形电池，因为当时中国企业拥有的圆柱电池技术和成本控制能力与海外国家相比并不突出。从车企的角度来看，可定制的方形电池更有利于新能源汽车的快速研发和设计。现在，为了取得更快的成绩，当时电池和汽车企业都把方形电池作为过渡技术，但目前圆柱形三元锂电池已经成为新的主流。

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作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，目前从事新能源汽车电子化工作，10年以上的新能源汽车专业从业经验，在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践，著有《汽车电子硬件设计》，开设《汽车电子设计》公众号。

今天的文章来说说圆柱电芯的情况。在全球范围来看，松下的圆柱、LG和SK的软包和CATL&BYD的方壳都是有演化路径的，但是在国内情况并不是这样，在2019年整体的装机量62.38GWh里面，圆柱电芯不管是装车数量还是装车的电池量都是最少的。值得注意的是，随着特斯拉的第一阶段配套，松下和LG两家的圆柱电池投入生产，圆柱电池在乘用车里面的比例也会上升。而国内生产圆柱电池的企业，很大一部分开始往细分市场方面转向，在电动工具、电动两轮车、园林工具、智能穿戴、储能细分市场这些应用领域，圆柱电池相比与软包和方壳，还是有一些优势的，这也是之前在圆柱电池上投入巨资的企业能走的一条生路吧。

图1 中国的圆柱电池是处在最弱的位置

1） 圆柱电芯的主要情况

基于历史原因，圆柱电池主要是用在纯电动乘用车和纯电动专用车两个细分市场上，丰田用了一部分圆柱电芯用来做PHEV乘用车，但是这块的使用绝对需求量比较少。

图2 中国圆柱电芯使用去向

从供应商角度来看，国轩、比克和力神是国内主要的圆柱电芯的提供商，松下和它的合作伙伴联动天翼也出了一些量。剩下的圆柱企业，主要面临着很多的客户层面的问题。在补贴大幅退坡和宏观经济导致新能源汽车增长疲软的大环境下，前期配套低端车型居多，实际上圆柱电池很早就在价格层面有了很大幅度的下降，而且在低端乘用车及专用车客户拖欠货款严重等情况下，让很多圆柱电池企业被迫退出了这块市场。

图3 圆柱电池主要企业情况

由于大家主要关注的是纯电动乘用车，我们接下来看一下目前国内纯电动乘用车所使用的圆柱电芯的规格。

2） 纯电动乘用车目前使用的圆柱电芯的规格

在国内目前用得比较多的还是18650（从2.4Ah-3.2Ah）的规格，国轩推出32135的15Ah也占了很大的数量，还有就是一部分21700的（4.5Ah）电芯。

图4 圆柱电芯规格占比

如下图所示，在18650的规格下，能量密度的范围拉得很开，不同的化学体系形成了不同的梯度，其中可以达到258Wh/kg；21700的规格国内也有不少企业在跟，但是这条路线并不是国内主流的客户需求，其中最新的松下21700电芯的能量密度为255Wh/kg。

图5 圆柱电芯的容量和能量密度

圆柱电芯的主要问题，还是一致性需要很大的努力才能满足要求。在集成方面，目前使用圆柱电芯的能量密度是可以超过160Wh/kg的。这里还是对于集成的工艺过程要求比较高，在批量化供货和降低成本方面，圆柱电芯在模组方面降低成本的空间比较有限。

图6 圆柱电芯和Pack能量密度转化图

3）关于特斯拉的电池选择

根据合格证数据统计显示，12月份特斯拉国内工厂取得合格证车辆达928辆，配套电池企业为松下，随着1月7日，国产特斯拉model 3开始正式交付，预期后续的量主要是LG的圆柱电芯。从长远来看，在部分项目上还是可以做出选择的，但是最大的挑战还是成本。

小结：

整体而言，2020年中国新能源汽车市场将全面形成“外资+合资+自主”三股势力共振的局面，从长远来看，圆柱电芯还是可以作为阶段性产品使用，之后在我们对比软包和方壳电芯的发展情况后，再来判断下整体的应用节奏。

文｜朱玉龙

图｜朱玉龙 网络及相关截图

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

相比于传统的小圆柱电池，比克动力电池所研发的全极耳4680大圆柱电池具有很强的优势。比克动力电池的电芯研发负责人樊文光博士表示：“大圆柱电芯技术可以将能量密度/成本与安全性之间的最优平衡点，推向一个新的位置，在保证电池整包安全的前提下，提高单体电芯尺寸，提升空间利用率，提高整车续航里程。”同时，比克动力电池采用大尺寸的电芯，可降低整包中电芯的数量以及相应的结构件数量，从而提升重量能量密度，简化BMS，并降低电池包整体的工业成本。从整车层面上，提升性能，降低成本，安全方面也会有进一步改善，使消费者所盼望的零电池事故真正实现有了可能，这也在一定程度上减少了电动汽车潜在消费者的消费顾虑，进一步扩大了电动汽车的销售市场。

比克动力电池始终重视车电市场，未来，比克动力电池针对高端车型所使用的全极耳大圆柱电芯将成为比克车电应用领域的核心产品。比克动力电池研究院已经开始研发大尺寸圆柱电池，并开始规划大尺寸圆柱电池的量产生产基地。根据实际研发情况，比克动力电池的全极耳4086电池预计2023年开始投入批量生产，造福新能源汽车行业。​​​