随着特斯拉宣布向北美用户提供4680电池版Model Y，大圆柱电池再次遭遇风口浪尖。
亿纬锂能董事长刘金成表示，4680大圆柱电池可以说是“极致标准、极致可靠性、极致制造和极致体系”。 而自4680电池于2020年9月特斯拉“电池日”问世以来，国内外动力电池企业似乎都嗅到了新的商机。 从松下、LG新能源、三星SDI，到国内亿纬锂能源( 300014.SZ )、比克、蜂巢能源等，都开始竞相布局。
与此前的18650等小圆柱电池相比，4680为什么更受关注呢？ 刘金成认为，大型圆柱电池是动力电池的终极技术方向，也有可能显示出“绝对的安全性和成本优势”。
圆柱电池最早出现在1991年前后，是日本索尼开发的18650，即直径18mm、长65mm的圆柱形锂电池。 该电池是世界上第一个商用锂离子电池，也是目前市场上最常见的圆柱电池型号，广泛应用于工业和消费领域。
2008年，特斯拉发布了首款机型Roadster。 虽然当时动力电池的方案尚不成熟，但由于松下18650电池有深厚的技术积累，达到了非常高的安全性和一致性水平，特斯拉首次用作车用动力电池，每个动力电池约含6831个松下18650电池。 之后，松下将18650的电池容量从2Ah提高到4Ah，开始在Model S上大规模使用。
为了进一步提高电池的能量密度，降低成本，2017年特斯拉和松下共同开发的21700圆筒电池问世并应用于模型3。 21700圆柱电池采用NCA (镍钴铝)硅碳方案，能量比18650提高了50%。 同时，21700的系统售价约为170美元/Wh，比18650电池系统的185美元/Wh下降约9%。
之后，特斯拉致力于圆柱电池的大型化。 2019年，特斯拉申请了4680大圆柱专利。 2020年9月，特斯拉在股东大会暨电池日活动现场，宣布推出配备无耳、硅负极、无钴技术的4680电池。 实验表明，4680电池从10%充电到80%只需要15分钟，而21700电池的充电量充电到70%需要25分钟，4680圆柱电池的能量预计为5倍，续航距离为16%，电力为6倍。
2022年5月，特斯拉宣布正式向普通用户提供4680电池版Model Y。 该车型搭载了特斯拉4680电池和结构电池组，目前只向得州工厂附近的用户交货。 此外，特斯拉还要求松下加快4680电池的开发。特斯拉为什么选择4680？ 主要原因是能量密度、安全性的提高，以及成本的降低。
在能量密度方面，4680单体电池的能量密度可达300Wh/kg，高于目前的铁锂单体160-200Wh/kg及三元的200-300Wh/kg。
根据特斯拉电池的日本官方材料，从21700到4680，电池的体积增加了448%，但表面积只增加了180%。 也就是说，结构物的质量占电池组总重量的比例随着圆柱电池直径的增大而降低，大圆柱电池的电池能量密度上升。
从application material来看，正极方面的主流厂商仍然采用应用于三元电池的NCM811高镍方案。 重点是负极材料，目前许多电池使用石墨负极，实用石墨比容量约达330—370mAh/g，理论比容量达372mAh/g的天花板； 硅的比容量是超石墨的10倍，可达到4200mAh/g。 特斯拉在2017年搭载21700电池时就已经引入了“加硅”技术，掺入了约5%—6%的硅合金，相对较小。 4680的不锈钢外壳机械强度大，能够充分吸收充放电中硅的膨胀力，未来硅的掺杂比例将超过10%。
但是，新材料的应用也存在问题。 华安证券新能源与汽车首席陈晓对第一财经表示，前期固定资产投资、单位投资、加工成本相对较大，需要一定时间开通整条生产线，提高良品率。
5、4680电池是什么材料圆柱电池的安全性主要表现在热失控方面。 方形、软包装电池表面平整，组成模块后几乎没有间隙，引起热失控时传热明显。 圆柱电池的弧表面即使充分接触也有很大的间隙，单体的能量也很低，可以在一定程度上阻碍电池之间的热传递。
某锂电池技术专家表示，圆柱电池设计的最大特点是圆柱电池规格提供给供应商后，电池工程师只要关注电池特性、正常比例、容量的提高，后续模块和封装工程师就可以按照该规格试验不同的热管理方案。
在成本方面，4680主要通过扩大电池容量、CTC(celltochassis，电池机箱集成技术)设计等手段降低成本。
6、4680电池和刀片电池哪个好“从整个包装生产线来看，圆柱壳的投资成本可能下降30%-40%。 ”据锂电池技术专家介绍。 4680的电池数量可以从18650的6000个以上减少到960个，这意味着电池组的空间利用率提高，电池管理系统( BMS )变得难以控制。从电池成本来看，圆柱电池的优势已经显现，目前21700电池成本约为0.698元/Wh，预计2025年4680电池成本为0.323元/Wh。 而方形小区成本预计2022年为0.75元/Wh，兴业证券预计2025年为0.55元/Wh。
4680为双层结构，不仅可作为能源供应设备，还可作为结构物使用，可用于各种车型的CTC设计。 与21700电池相比，4680可以减少370个部件的数量。
根据特斯拉电池的公开信息，特斯拉有信心将4680个单位的成本削减56%。 其中，单元设计占14%，单元工厂占18%，负极材料占5%，正极材料占12%，单元集成占7%。
7、4680电池续航但从实际情况来看，专家认为，目前圆柱电池的成本曲线还处于比较高的位置，实际实现特斯拉的目标成本可能需要很长时间，尤其是目前高镍材料的价格和电池相关配方还很高。
2017年以后，受新能源车补贴后退的影响，初期搭载圆柱电池的短续航低端机型无法享受补贴，圆柱电池受到方形电池的挤压，市场份额从2017年的27.2%下降到2020年的9.7%，以圆柱路线为主
“想做就能做。 圆柱形电池生产线扩展快，资本支出低，比方形电池更容易生产。 ”新能源基金经理表示。
8、4680电池优点和缺点亿纬锂电池根据2021年11月发布的公告，计划全年投资20GWh轿车大圆柱电池生产线及配套设施项目，投资总额约32亿元。 2022年6月，公司宣布投资若干重大电池项目。 其中，“轿车锂离子动力电池项目”总投资43.75亿元，项目投产后将形成年产20GWh大圆柱46系列动力储能锂离子电池产能。
亿纬锂电池能源董事长刘金成表示，大圆柱电池和叠片铁锂电池是公司在动力电池领域的重点布局和发展的产品方向。 目前，亿纬锂的开发进展有目共睹，但在快速充电的能力、内阻、相应的能量密度等方面可能还达不到很高的标准。
最近，宁德时代( 300750.SZ )已经收到了客户宝马公司(《定点通知书》)，有消息称将为宝马的新型电动型提供圆筒形电池供应。 为了降低电池成本，宝马考虑从2025年开始在新的电动平台上使用圆柱形电池。
9、4680电池是什么材料业内人士表示，宁德时代溧阳有圆柱生产线，2021年产量约为2-3GWh。 对宁德时代来说，对特斯拉的切入将比预想的更快。此外，江淮汽车( 600418.SH )、蜂巢能源、大电池等布局圆柱面。
2021年2月，江淮汽车与CBAK能源科技签署为期3年的联合产品研发战略协议，双方共同开发4680锂电池和电池组的蜂巢能源将于2021年切入大圆柱领域，该公司在上海车展创新日展示了4680芯的研发成果比克是国内首家4680全极耳大圆柱电池的电池企业，此前预计4680个电池样品将在2021年大量下线。
业内人士表示，亿纬锂电池、宁德时代等国内企业在圆柱电池开发和量产方面在全球处于比较有利的位置。 从电池工厂建设到投产，中国保持着8-10个月的高效记录，在现场到达、进场施工、设备调试时，中国的优势非常显著。 因此，国内的生产开始速度比国外快，也许2、3年就能上市。
10、4680电池和刀片电池哪个好但目前新势力和一些老字号企业，主要进行圆柱电池的前期研究，后续模块的设计、制造技术仍有待评估。 而且，这些企业实际计划的量是多少，有多少可靠的供应商可以批量生产，能稳定发货的量是多少还不确定。
从各厂商加速布局4680的动向来看，毫不怀疑特斯拉在电池水平上的选择。
随着特斯拉交付配备4680电池的车辆，光大证券预计2025年特斯拉配备4680电池的车型销量将超过160万辆，占总销量的近50%，安装台数将达到123GWh。 在特斯拉销量高企、4680技术日趋成熟的背景下，预计2025年全球4680电池装机量将达到264GWh，全球动力电池装机量、圆柱电池装机量渗透率分别达到22%、68%。
