今天小编分享的汽车经验：大圆柱电池难产，挑战「宁王」的挫败，欢迎阅读。
聚光灯持续扫射着智能电动车产业，难免留有 " 盲點 "，它可能很快就到来，但未被发觉，可能长久未变，但依然主导规则，我们称之为 " 未来之见 "" 未知之见 "，这就是我们 "PowerOn 未见 " 栏目的由来，致力于呈现汽车产业的关键 " 盲點 "。
采访｜韩永昌、李勤
文｜韩永昌
编辑｜李勤
新能源车企和成本最高的零部件——动力电池之间，从未停息过权力博弈。双方公司可能花费多达半年时间谈下新的商务条款，也可能在谈判桌上互抛法务资源，而创始人们的短信里会毫不客气地围绕 " 降价 "" 减供 " 等筹码来回交锋。
改变棋局的机会很少。例如，在宁德时代长期占据统治地位的三元方形电池领網域，4680 大圆柱产品是为数不多的机会。
2020 年 9 月，特斯拉 CEO 马斯克宣布：我们将生产一种更为先进的圆柱电池，电池单体能量密度提升 5 倍，成本降低 14%，而搭载该电池的电动汽车续航里程提高 16%。
他同时给出了一幅宏大的产能版图：在 2022 年 4680 产能达到 100GWh，2030 年达到 3TWh。100GWh 是什么概念？如果这个规划实现，特斯拉在 2022 年销售的 130 多万辆汽车将无需从外部采购一颗电池。而宁德时代就会失去第一大乘用车客户。
这种市场格局重塑的诱惑，没人抵得住，特斯拉发布 4680 之后，LG 化学、松下、亿纬锂能、远景动力、蜂巢能源等国内外电池厂都跟进推出这一产品。" 没有电池公司不做 4680。" 就连新造车公司蔚来，也在 2022 年加入自制 4680 大圆柱电池阵列，规划年产能高达 40GWh。
但时至今日，对宁德时代的颠覆都已流于畅想。蔚来推迟了自制电池量产，特斯拉几经辗转，去年 10 月在德州工厂量产 4680 电池，官宣累计生产 1000 万只。若按每辆车 1000 个电芯用量计算，这些电芯只够 1 万辆车使用，特斯拉不到三天就可以卖完。
雪上加霜的是，5 月初，松下宣布将特斯拉 4680 电池量产时间推迟至 2024 年，另一家供应商 LG 也没有透露具体量产时间，只表明计划在今年年底之前新建一条 4680 电池产线。
显然，不管是特斯拉还是一众电池厂，都在 4680 电池上折了戟。特斯拉依然从宁德时代源源不断地采购电池，蔚来也需要保证后者 80% 的供货量。
4680 大圆柱电池发生了什么？它的黄金时代还能到来吗？
满足车企的 " 既要又要 "
作为动力电池出货量最大的企业，宁德时代在业内素有 " 宁王 " 之称。这家公司以方形硬壳电池见长，也不断拓展着方形产品的能力边界。
连续两代 CTP（电芯到电池包）技术大幅提升了系统能量密度，去年推出的麒麟电池又采用大面积水冷技术，将能量密度拉升到 255kg/Wh 的同时，兼顾了超快充能力。今年上半年的装机数据显示，宁德时代国内动力电池装机量为 66.03GWh，牢牢占据市场份额超过 43%。
但圆柱电池是方形之外更早的一个电池 " 流派 "，其能量密度上限更高，设计也更加灵活，适合大规模生产。2008 年，特斯拉就已将松下的 18650 小圆柱电池装上车，随后双方又合作开发了 21700 电池。如今为了更低的成本与更高的能量密度，又更新至 46800 电池。
46800 电池是一种底部直径为 46 毫米，高度为 80 毫米的圆柱电池，命名方式与 18650、21700 相同，最后一个 "0" 代表圆柱，可以省略。4680 比传统的 18650 足足大了两圈，又被业界称为大圆柱电池。
大圆柱电池在底部直径上获得了统一，而为适应汽车的底盘设计，高度会有少量调整，例如高为 95mm 的 4695 大圆柱电池等。
马斯克对大圆柱电池寄予厚望，曾表示特斯拉未来所有的电动车型都将使用 4680 大圆柱电池。行业也为之跟随。2021 年开始，LG、松下、亿纬锂能、远景动力等陆续发布了与大圆柱电池相关的产能规划与量产时间。
部分企业 46 系大圆柱电池量产时间及客户
GGII 数据显示，截至 2023 年 4 月，全球大圆柱电池产能规划合计已超过 350GWh。而 2022 年全年国内动力电池装车不过 294.6GWh。
大圆柱电池之所以受到热捧，核心原因就是它的能力禀赋迎合车企的 " 既要又要 "：既能满足高能量密度，又能兼顾低成本。
能量密度的提升主要来自于硅负极的使用。硅负极的理论克容量是传统石墨负极的 10 倍，但硅负极在充放电过程中体积会发生膨胀，让电池变形，膨胀率是石墨的 25 倍。
圆柱电池的结构天生抗压，内部结构也比方壳和软包更加均匀，如同一个可乐罐，可以在硅负极发生膨胀时向多个方向分散压力，因此更适合硅负极。再搭配高镍正极材料，大圆柱电池的能量密度天花板更高。
马斯克曾表示，特斯拉的 4680 电池单体能量密度可以达到 300Wh/kg，国轩高科称其 46 系列圆柱电芯能量密度已达到 310Wh/kg，今年年初，亿纬锂能将这一数值拉高到 350Wh/kg。
在提高能量密度的同时，大圆柱电池也戳中了车企的降本心思。
圆柱电池的使用历史悠久，电芯一致性较好，生产效率的上限也更高。业内圆柱电池的顶尖生产水平可以达到 300PPM（电池产能部門），也就是每分钟产出 300 个圆柱电芯。方形电池容量更大但生产效率受限，业内普遍在 20 - 30 PPM，就算比亚迪最新的产线，产能设计上限也只有 60PPM。
一辆特斯拉 model Y 需要 4400 颗左右的 2170 电芯，或者是 800-900 颗 4680 电芯。
有电池从业者分析道，"4680 的产线如果能做到 2170 产线一样的 PPM，那么一条线的产能可以抵 2170 五条线。" 这是极大的生产效率提升。
" 宁王 " 的盲點
直到 2022 年，比亚迪才凭借垂直整合策略，用销量带动自家的刀片铁锂电池出货，威胁到宁王。
但在三元电池领網域，宁德时代依旧盘踞着超 60% 的份额。不论是市场还是专利，其他电池公司都难有突围之力。
据 PowerOn 了解，大量的二线电池公司，包括中创新航、塔菲尔、蜂巢能源、瑞浦兰钧等在内，都收到过宁德时代的专利侵权律师函。也就是说，想要在三元方形电池上与宁王竞争，将面临重重雷区。
而相比于对三元方形电池的恐怖统治力，宁德时代 " 不太擅长大圆柱 " 是行业半公开的秘密。
早期特斯拉进入中国建厂时，急需 21700 圆柱电池的供应商，其锁定的目标对象是 LG 化学而非宁德时代，于此就可见一斑。
特斯拉发布 4680 大圆柱产品后，引发行业追随，宁德时代也出于市场需求，向宝马推荐过圆柱电池方案 " 金箍棒 "，但至今已无进展。如今行业里建成大圆柱电池量产线的公司，也是亿纬锂能等，尚不包括宁德时代。
当然，就连宁德时代自身投入在第三代 CTP 技术麒麟电池的资源和热情，也远超大圆柱电池。麒麟电池发布之际，宁德时代便公开表示 " 在相同的化学体系、同等电池包尺寸下，麒麟电池包的电量比 4680 大圆柱形电池系统可以提升 13%"。
更有接近合作的人士向 36 氪透露，虽然宁德时代宣布拿到了宝马的大圆柱电池定点项目，但并未放弃说服对方采用自家的麒麟电池。
宁王无暇着力的大圆柱路线，是其他电池公司换道超车的机会。多家电池厂高管都向 36 氪表示，可见的三元电池的标准产品就是大圆柱，而磷酸铁锂方案则为短刀片。
以刀片电池称誉市场的比亚迪，也在布局大圆柱电池，设备招标已经开始。有知情人士告诉 36 氪，早期开发刀片电池时，比亚迪测试过三元的方案，但电芯越长内阻较大，" 长刀三元过不了热失控，只能做铁锂。" 眼下，比亚迪正在通过大圆柱方案推进三元电池。
但这场逆袭之旅，正面临从电芯工艺、设备采买到产线搭建，甚至量产应用等一系列困境。推动 46 系大圆柱量产上车，几乎是翻越一座连绵不断的大山。
技术革命，每一步都是坑
2019 年春节，特斯拉仍未在 " 产能地狱 " 中脱身，财务状况紧张。但睡在工厂车间的马斯克时刻不忘给人惊喜，当天宣布以 2.18 亿美元溢价 55% 收购美国初创公司 Maxwell。
Maxwell 名不见经传，是一家主打超级电容器的公司，但该公司拥有一种核心专利技术——干法电极。马斯克看到了这一技术的巨大潜力，想要将其搬运到动力电池领網域。但实施起来并不简单。
打个比方，传统的湿法电极可以理解为将奶粉加水调制成浆糊，抹在面包片上，特斯拉的干法电极则是不用加水，直接将奶粉压实在面包片上。
据特斯拉估算，干法电极不仅能带来能量密度和循环寿命的改善，还能够减少 18% 以上的成本，以及 41% 的设备投资。
迟峰（化名）有多年的科研机构和电池研发经验，参与过拆解特斯拉的 4680 电池，他告诉 36 氪，" 干法既不用溶剂，也节省了湿法涂布的干燥环节，涂布的干燥烘箱一般有几十米长，每一节都有 100 度的高温。因此降本力度很大。"
但将干法电极用在动力电池的生产上不容易。特斯拉原本的设想是在正负极上都使用干法技术，但迟峰拆解后发现，" 只有负极使用了干法，正极依旧是湿法。"
正极干法工艺举步维艰。迟峰说，如果负极干法工艺的量产进度可以打 10 分，那 " 正极干法工艺目前也就 3-4 分 "。去年 8 月，马斯克也公开承认 " 干法正极工艺碰到极大挑战 "。
为了量产，特斯拉只能妥协：用回传统湿法制作正极，只用干法做石墨负极。相当于，特斯拉早先为大圆柱电池设定的硅负极和干法电极的极致方案，只取了一半。
特斯拉尚且难磕干法电极工艺，国内动力电池公司更是退避三舍，即全部使用成熟的湿法技术，再结合硅碳负极，保住能量密度优势。
因此，大圆柱电池量产的版本主要有，特斯拉主导的 4680，使用干法石墨负极 + 湿法高镍正极；国产版 4680，使用湿法硅负极 + 湿法高镍正极。
国产版 4680 目前披露的性能要高于特斯拉版，但二者想要达到量产，还要共同克服另一个工艺难题——极耳焊接。
极耳可以通俗理解为电池外表的正负极，圆柱电池的极耳一般分布在上下两端。4680 电池采用了全极耳技术，正极位置几乎不变，整个电池底部和壳体都变成了负极，所以叫全极耳，又称无极耳。
底部和金色壳体均为负极（图源：绿芯频道）
电流从正极流向负极时，穿越的路径越长，内阻就会越高，这样不仅损耗了能量，还容易引起发热问题。而大圆柱的全极耳技术极大的缩短了正负极间的距离，使得能量密度更高，散热性能更好。
据特斯拉介绍，4680 的内阻只有 2170 的五分之一。这种更利于电池散热的工艺，也让高镍材料的使用在安全性上得到了保证。
但全极耳技术的代价同样不菲，要增加极耳成型、集流盘焊接与激光封口等多个环节。而因为是新技术，" 每一家的细节处理都不太一样，良率很难保证。"
电芯工艺的攻克只是做出 4680 电池的第一步。这种创新产品的量产和工业化更是困难重重。首先从产线上，4680 就需要一套全新的设备。据 PowerOn 了解，46 系的产线设备目前没有完整的供应商，都要分段采购。而大圆柱产线的生产节奏设计极高，一条产线如果制定为 400PPM，几乎是将一个机械设备，用芯片的控制逻辑来生产，" 各段设备之间的磨合要求相当高。"
重重困难下，大圆柱电池的量产节奏就不再明确。除了特斯拉交付了 4680 电池，供 1.2 万辆 model Y 搭载，再无车企量产落地。国内量产进度最快的是亿纬锂能，预计今年产能释放 20GWh。但今年已经过半，亿纬锂能的量产进度也不如预期。
一位大圆柱电池研发人员评价道，绝大多数厂家的电池都还没开发完全，很多都是只有一个外壳，性能上不一定能满足客户需求。就算性能可以满足客户需求，还要面临着生产良率、稳定性的达标。
技术难关都可以通过资源投入来解决，但大圆柱电池面临的更深刻挑战是：在激烈的行业角逐中，市场需求被快速挤压。
车企，不紧迫的选择
" 大圆柱电池是个好东西，但车企都无福消受。" 有电池行业高管向 PowerOn 直言。
在需要大圆柱电池这条路上，同行者越来越少。就连 4680 大圆柱电池的推动者特斯拉，也已经意兴阑珊。
该公司近期发布的远景规划显示，未来的紧凑型电动汽车和中型电动汽车 Model 3/Y，都将使用磷酸铁锂电池，占到总电池用量的近 80%。
特斯拉产品规划（图源：特斯拉官网）
" 只有高价格、追求高性能的车，或者 800V 高压快充的车型，才是大圆柱的最优解，常规的 400V 没必要上大圆柱。" 上述行业人士表示。而用好大圆柱电池，也需要过硬的工程能力，包括掌握近千个电芯的激光焊接技术。
比如特斯拉 Model 3 的电池包里曾有三个大模组，每个模组 2000 个圆柱电芯，" 只要一个焊点失效整个模组就要换掉。"
如今的新能源车企都深陷价格战泥潭，降成本是核心需求。
电池厂也早已顺势而为，大幅降价。据 36 氪了解，去年仅磷酸铁锂电池的售价就高达 1200 元每度电，但如今已快速滑落至 700 乃至 600 元左右。
而三元方形电池也在用性价比策略，快速抢占车企需求。例如，中创新航凭借一款高压中镍产品便冲到国内动力电池装车量第三，其最大的亮点不是技术创新，而是综合的性能和性价比。
宁德时代的麒麟电池更是在不遗余力地拓展三元方形电池的边界，甚至通过极氪汽车量产 9 系高镍和硅碳负极电池。
车企都会综合性能、成本与规模量产能力，来选择电池的使用。在降本需求迫切与技术未成熟的双重拉锯下，大圆柱电池难免被冷落。
但如果把视野拉长，行业对电池高能量密度的追求从未停止，大圆柱电池的战略角色依然浓厚，例如成为高镍材料的载体。据 PowerOn 了解，2025 年要推出的大圆柱电池方案，几乎都采用了 9 系高镍材料。而韩国企业 LG 化学更是将在 4680 电池中应用单晶高镍材料，继续将能量密度拉升 10%。
同时，大圆柱电池也拉高了电池生产效率的上限。据 PowerOn 了解，特斯拉 4680 大圆柱电池的产线水平已经是 150PPM，几乎是当下三元方形电池的 10 倍。
高性能和产能上限，是 4680 电池的技术底色，这对于豪华车企依然具有长远的吸引力。
PowerOn 独家获悉，今年开始，一则千亿欧元的巨额电池订单在行业流传，这则订单来自宝马，寻求的电池产品就包括大圆柱电池。特斯拉依然在奋力爬坡，蔚来也在咬牙走出谷底，" 按新的时间点推进自制电池量产 "。
头部豪华车企的坚持为大圆柱电池保留了火种，量产关隘并未封锁。这也意味着，这场围绕车企底盘的争夺战，依然悬念十足。
