疊片短刀VS大圓柱：特斯拉宏圖背后的電池“競賽”

圖片蜂巢能源

疊片短刀、46大圓柱電池，正基于品質、效率、安全和成本爭奇斗艷，共同助力鋰電大規模制造時代到來。

【資料圖】

日前，特斯拉在《宏圖（第三篇章）》活動中表示，地球要走向完全可持續能源之路需要240TWh電池，且大規模發展電動汽車是其中關鍵一環，特斯拉的目標是2030年實現年產2000萬輛汽車。

特斯拉認為，電動汽車要大規模制造就需要做到極致效率、極致降本以及極致規模。例如，特斯拉表示將繼續減少車身零部件數量，把車身分解為幾個部分，并采用一體化壓鑄技術。其中，電池將是底盤的一部分，將座椅放在底盤上是比較合理的方式，也就是CTC技術。

高度標準化的4680大圓柱電池，是特斯拉基于CTC整車集成在電池方面的創新，同時該電池在制造效率、能量密度、極致安全和降本方面的優勢，引發全球整車和電池廠高度關注，被認為具備與方形電池分庭抗禮，是中高端電動車型終極路線之一。

而從全球來看，除了特斯拉極致探索的大圓柱電池，包括寧德時代、蜂巢能源、比亞迪、億緯鋰能、孚能科技等電池企業，在追求極致效率、極致降本和極限性能上，也是一往無前，成果豐碩。事實上，過去幾年，中國企業在鋰電池材料、結構、工藝、裝備領域的創新此起彼伏，無論是在創新的數量還是質量方面，中國已經成為全球鋰電池技術創新最大的策源地和技術風向引領者。

作為新的技術路線，大圓柱電池無疑是電池領域的“當紅炸子雞”，尤其是其兼顧了化學體系創新與結構創新兩方面的需求，被認為是中高端新能源動力技術路線理想解決方案之一。

但就主流的方形電池來看，其技術迭代同樣可圈可點。數據上來看，2022年中國市場動力電池裝機量約為302.3GWh，其中方形電池裝機273.9GWh，占比90.6%，方形電池依然是行業主流路線，而且長期處于絕對主導地位。事實上，基于電池形態的創新上，方形電池技術迭代、工藝創新、降本方案和效率追求依然是電池廠商和整車的主導方向。如去年亮相的麒麟電池、龍鱗甲電池、CTB電池、問頂電池等創新產品均基于方形電池，足可見方形電池的迭代創新密度更高，背后是方形電池在動儲領域的應用規模和技術趨勢所決定的。

極限性能：長薄化大容量電池成方形電芯趨勢

隨著新能源汽車和儲能市場的發展愈發成熟，大容量、高安全、長壽命、低成本的大電芯逐漸成為趨勢，方形電池縮小了電芯的縫隙，在提升安全、能量密度和電池容量方面有優勢。目前國內主流車企，以及大眾、福特、現代、豐田等海外車企均主要采用方形電芯封裝。

基于應用端大電芯需求，刀片化電芯逐漸成為趨勢。蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新表示，蜂巢能源已重點布局電動全域短刀化，涵蓋從L300-L600的全尺寸短刀電池產品，覆蓋從無鈷、三元到磷酸鐵鋰全域化學體系。蜂巢能源的目標是，未來將短刀電池打造成為最具競爭力的代表性產品。

對于為何開發短刀，蜂巢能源給出的思路是：基于電芯性能發揮、尺寸兼容性、規?；圃煲蟮榷鄠€維度的綜合考量結果。

從電芯性能的發揮上來看，L600短刀磷酸鐵鋰電芯在能量密度、安全性、循環壽命等表現上都有非常明顯的優勢。電芯能量密度達到185Wh/kg，另外其兩側出極柱的電芯設計，可支持pack環節采用上下雙水冷技術，實現2C~4C快充性能，滿足800V高壓電氣架構高端車型應用，同時與CTC全新技術具有更好匹配性。

在兼容性方面，L600短刀片磷酸鐵鋰電芯長薄化設計，突顯疊片工藝電池優異性能，支持切換590標準模組，實現串并聯方案靈活變化，以高標準化、靈活性的特點可最大化降低電池包的設計難度，實現A00-D級車型的全覆蓋。

安全性能方面，短刀電芯通過尺寸優化設計，長度增加，厚度減薄，在散熱、膨脹、能量密度上更具優勢，同時本身還可以作為結構件，增強電池系統結構強度。

除了蜂巢能源，近兩年弗迪電池、億緯鋰能、中創新航、欣旺達等企業的方形電池也普遍長薄化。

極致效率：效率提升推動制造成本大幅降低

業內預測，今年中國市場新能源汽車產量有望達到900萬輛，疊加儲能市場爆發式增長，鋰電池需求將保持高增長態勢，迫切需求鋰電高效率、大制造的到來。

46系列大圓柱電池之所以受到業界普遍關注，原因之一是其制造效率較現有電池產線可以提升30%，制造成本優勢明顯，契合鋰電大規模制造時代需求。

方形電池方面，長薄刀片電芯+高速疊片工藝正成為方形電池發展的主流趨勢，但前期囿于疊片效率較低，長薄電芯的高成本一直是業界一大難題。

去年12月，蜂巢能源在其電池日上對外發布了“飛疊技術”。該技術使得方形電池疊片效率達到0.125s/片，較2019年第一代疊片電池0.6秒/片的效率提升了3倍。同時，在效率翻倍提升的同時，設備占地面積減少了45%，實現效率極致提升和大幅降本。

據悉，第三代“飛疊”技術還集成了極片放卷、裁切、熱壓功能、疊片 CCD 在線監測、HI-POT在線監測，實現單片不良全檢。在一致性方面，采用創新壓刀結構，疊片對齊精度提升，制造良率有了明顯改善。

蜂巢能源用了3年的時間，將疊片的核心壁壘攻克，破解了長薄電芯的成本痛點，也得以讓大容量長薄電芯的多種優勢得以在更大層面普及應用。

基于對極致效率的追求，蜂巢能源已經開始開發效率更高的下一代疊片設備。

作為重資產投入產業，制造效率的大幅提升無疑會大幅攤薄產品成本，同時也可更好滿足TWh時代的電池需求。蜂巢能源在長薄電芯疊片工藝上的突破，無疑將掀開方形電芯的更大市場藍圖。

從整車視角來看，提升電池系統體積利用率，可以在同等電池包情況下裝載更多電量，是提升整車續航的有效路徑；同時結構件的優化，也是動力電池包成本下降的重要路徑之一。

大圓柱方面，特斯拉基于4680電池的系統體積利用率已經做到63%。方形電池方面，基于系統層面的創新，去年5月，比亞迪發布CTB電池車身一體化技術，將電池包上蓋與傳統結構的車身底板集成，構成上蓋、刀片電池、托盤的整車三明治結構，系統體積利用率提升至66%；寧德時代的麒麟電池，采用CTP 3.0技術，將系統體積利用率提升到72%；去年12月，蜂巢能源推出的龍鱗甲電池，創新采用了底部防爆閥和熱電分離設計，其系統體積成組效率更是大幅提升至76%。

得益于76%的高體積成組效率，同等電池包下，采用磷酸鐵鋰電芯的龍鱗甲電池系統，續航超過800公里；采用高錳鐵鎳電芯續航超過900公里；采用高鎳三元電芯續航則超過1000公里。

另外，在材料層面，蜂巢能源自主研發的層狀無鈷材料已實現量產，通過電化學體系優化和疊片設計，有效地提高了電池性能；研發的“高錳鐵鎳”電池，能量密度比磷酸鐵鋰更高，且成本可控。

特斯拉CEO馬斯克表示，地球要走向完全可持續能源之路，大規模增加電動汽車的產量是有必要的，特斯拉的目標是2030年實現年產2000萬輛新車。當前，中國新車中電動汽車滲透率僅有30%，海外市場這一數據更低，動力電池市場空間巨大，疊加儲能市場需求，鋰電池需求將數倍于當下，這就要求電池廠商持續加大技術創新能力，在制造效率、電池品質、產線良率、降本和安全等維度持續探索。唯有具備扎實技術創新、產品設計、工藝迭代、降本能力的企業，在全球鋰電產業新發展格局中站穩腳跟。

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