大圆柱电池产业化已经到来。今年包括特斯拉、亿纬锂能等企业研发的大圆柱电池已经进入量产阶段。业界预计2024年大圆柱产量会较今年增长4倍以上，2025年预计会较今年增长10倍左右。

　　凭借极致性能、更高安全和更低成本等多重优势，大圆柱电池已成为电池企业重点布局的新一代技术路线。

　　除了亿纬锂能、宁德时代、比亚迪(弗迪电池)、远景动力、国轩高科、蜂巢能源等动力领域头部玩家，长期深耕圆柱电池领域的细分领域企业，凭借在圆柱电池工艺、材料、结构和制造层面的创新积累，正率先撬开圆柱电池产业化大门。

　　在日前举行的第八届动力电池应用国际峰会上，江西远东电池有限公司王左诚博士发表了题为《大圆柱电芯的前景与挑战》的主题演讲，介绍了远东电池在大圆柱领域的技术布局，以及在小动力、大动力和储能领域的多体系大圆柱电池产品矩阵。

图为江西远东电池有限公司王左诚博士

　　在电动汽车动力电池集成化趋势下，圆柱电池只有尺寸做大，才能契合CTP、CTC的发展思路。以特斯拉Model Y为例，其21700电芯数量高达4000个，而使用4680大圆柱电池，电芯数量缩减到900个，不仅大幅提升了系统空间利用率，同时极大减少了零部件，降低了BMS管理难度等。

　　当然，圆柱电池做大，也有着更大的性能和价值可以挖掘。

　　在性能方面，大圆柱电池有着高能量密度、高倍率和高效率三大优势。

　　在能量密度方面，据王左诚介绍，相同电池材料体系下，大圆柱电池能量密度可以做到更高。目前，远东电池针对市场和客户需求，已经开发了一系列高能量密度、高倍率的18650、21700系列产品，建立了多元化、多重适用性的产品矩阵，全面覆盖小动力市场不同应用场景的需求。其中，公司在行业内率先量产的超宽温域18650-4000mAh、21700-6000mAh，突破了18650、21700系列电池量产能量、容量极限，“以目前量产可以做到的21700圆柱电芯为例，其能量密度达到300Wh/kg，但在公司开发的4680圆柱尺寸下，其能量密度达到308Wh/kg。”

　　同时，相较于方形、软包及小圆柱电池，46系列大圆柱电池采用钢壳结构，安全性更好，可以使用高镍+硅碳，相比传统三元+石墨体系能量密度提升30%。

　　倍率方面，46系列大圆柱电池采用了全新的全极耳(也称“无极耳”)工艺，发热量大幅降低，倍率性能优异，在大倍率充放电的情况下温升比小圆柱电池降低20%。

　　成组和集成效率方面，单颗4680圆柱电池能量是单颗21700圆柱电芯的5倍，是18650圆柱电芯的7.5倍。因此在电芯成组上，可大幅减少电芯数量，系统集成效率提升5%以上，使圆柱电芯在整车CTP、CTC上成为可能。

　　在安全方面，大圆柱电池相较于传统小圆柱电池优势也非常明显。

　　首先，全极耳圆度优于传统极耳，侧向形变小，大圆柱电芯结构更为稳定;

　　其次，大圆柱电芯可以通过底部进行散热冷却，散热效率高于侧面冷却的散热效率。在整个电池包系统中热量分布更加均匀;

　　再者，大圆柱设计有防爆阀，当电芯内压过高的时候，可以进行定向泄压，避免电芯产生爆炸。

　　成本优势也同样明显。据王左诚介绍，大圆柱成本优势主要体现在材料成本、制造成本和系统成本等多个维度。

　　材料成本方面，因电芯尺寸变大，大圆柱电池结构件占比会明显减少。以钠离子电池为例

　　21700电芯钢壳+盖帽成本占比16%;同材料体系下，4680电芯钢壳+盖帽成本占比6%，结构件等材料成本下降10%左右。

　　制造成本方面，圆柱电池采用卷绕生产工艺，生产效率高、产品一致性好，成本低于方形叠片成本。

　　系统成本方面，因尺寸变大，同体积下电芯用量减少，BMS管理难度降低，成组效率提升，系统成本也会有明显下降。

　　尽管大圆柱电池优势明显，但在产业化过程中仍然面临着诸多挑战。王左诚表示，大圆柱电池采用全极耳工艺，在揉平、整形、焊接、以及开口化成等方面都会遇到一系列的工艺问题，目前几乎所有厂家都面临产线良率和品控问题，需要通过技术创新，优化工艺，从而提升产品整体良率。

　　据介绍，远东电池46系列大圆柱电池从单体到系统进行了全面技术创新赋能。

　　在结构开发方面，除了普遍采用的无极耳结构，远东电池还采用了双重封口设计，降低了电芯漏液风险，两侧防爆阀设计可根据需求定向泄压，进一步提升了电芯的安全性能;公司46系列大圆柱电芯支持开口化成，解决了采用硅基负极和钠离子电池化成过程中产气问题;底部连接设计：卷芯通过集流盘与钢壳直接连接，具备优异的导热导流作用;双向焊接：具备同侧或异侧PACK成组焊接。

　　据王左诚介绍，针对新能源汽车、储能和小动力等不同应用场景，远东电池46系大圆柱适配不同的化学体系，包括高镍三元+硅基体系、磷酸铁锂体系和钠离子电池体系等。

　　其中高镍三元结合硅基负极的高能材料体系，将产品能量密度提升至308Wh/kg;搭配复合导电网络技术则可提升产品的快充性能，实现15分钟充电80%;进一步结合低温电解液技术，可让产品在-40℃正常放电使用，破解用户对新能源汽车的冬季续航里程“焦虑”。

　　演讲中，王左诚还就硅基负极易膨胀等挑战，分享了远东电池针对这一行业痛点的材料、技术和工艺创新。

　　远东电池开发的大圆柱钠离子电池，可以实现在-40℃正常放电使用，循环寿命达到3000次，且具备5C超高倍率性能;公司开发的大圆柱铁，循环寿命达到8000次。

　　得益于圆柱电池的高性能、低成本和高集成优势，圆柱电池有望在中高端车型市场重回主流，目前头部电池企业都在深度布局这一领域。作为深耕圆柱电池领域多年的远东电池，其圆柱电池已经服务超过8万辆电动汽车、300万辆电动轻型车，且公司产品已经广泛配套储能等不同应用场景。依托在圆柱领域的积累和创新力，已经突破圆柱电池工艺、结构、材料和系统开发的远东电池，有望在大圆柱的赛道大有可为。