大圆柱:在国内沉默,在海外爆发-电动汽车观察家

大圆柱:在国内沉默,在海外爆发

大圆柱电池到底行不行?

从国外来看,还是很行的。

今年4月,特斯拉新任电池运营总监Michael Guilfoy宣布,公司4680电池迎来重大里程碑——截止2024年底,4680电池的度电生产成本,领先于公司电池供应链中的其他型号电池。2025年,公司将继续专注于干法电极的开发工作,从而进一步提升4680电池的成本竞争力。

自2022年发布以来,特斯拉大圆柱进度按发布时间节点多次跳票。市场对于46系圆柱电池一直处于怀疑状态。尤其是在2024年4月,特斯拉原电池总监巴格利诺(Drew Baglino)离职,更是加剧了这一技术路线的不确定性。

但根据2025年一季度SNE统计数据,在剔除中国市场统计口径下,特斯拉以1.9GWh的电池装车量位列该榜单第10位,同比飙升447.9%。

可以确定的是,特斯拉的4680电池已经实现了规模化生产。

而除特斯拉外,今年6月,远景动力宣布其46系圆柱电池于江阴工厂下线,首批产品已运往美国,供货宝马的新纯电车型。与特斯拉不同,宝马官宣的两款46系圆柱电池规格有所变化。其4695电池将搭载于纯电轿车产品,46120电池则上车SUV产品。同时,两款电池均采用高镍低钴化学体系,能量密度将进一步提升20%。

中国市场方面,大圆柱市场从2022年开始,出现了电池企业一齐发力、但整车企业按兵不动的局面。同时,部分电池厂商开始将46系大圆柱向储能、3C电池以及小动力方向转移,避开了动力电池市场。尤其是宁德时代董事长曾毓群曾公开表示,“大圆柱电池必然失败”,将其推上风口浪尖。

但就在本月初,有报道称蔚来已与英国迈凯伦达成协定,为后者的电动超跑产品供货4680圆柱电池。而本月20号,奇瑞又与LG新能源签订8GWh大圆柱电池供货合同,该批次电池将供货奇瑞的海外出口产品。

两则消息突然又将这一技术拉回了舆论中心。

大圆柱从发布之初已走过四年时间,从特斯拉“一意孤行”,到宝马与宁德、亿纬、远景动力携手入局。从蔚来圆柱技术出海,再到自主品牌龙头之一的奇瑞加入。而以上几家企业,均有一个共同标签:海外市场。

为何外资整车企业与出海的国内品牌均要继续押注大圆柱技术路线,本文将试图回答这一问题。

01

圆柱生产效率优势

缓解海外劳动力供给问题

众所周知,圆柱电池相较于方形,有两个核心优势:

自动化程度高,生产效率高;

规格相对标准化。

从最关键的生产流程上看,圆柱电池的高速卷绕技术经过多年发展,已高度成熟。在该生产过程中,设备只需控制卷绕张力和定位两个指标,即可保证正、负极片与隔膜材料保持对齐。而方形电池的叠片技术在极片裁切和叠片环节的联动能力仍有较大提升空间,产线需要频繁停顿,以保证极片对齐(每片极片在叠片前确保表面光滑无折痕,叠后堆叠整齐无错位)。

这一步骤我们可以简单类比为,圆柱的卷绕是在铺地毯,稳定控制住一端,确定好方向后,匀速向外延展就可以保证方正铺平,作业过程简单且连续性强。而叠片更像是在叠地毯,每叠一次就需要检查边缘是否存在偏离,步骤需精细化且过程不连贯。

圆柱电池结构爆炸图,图片来源:芝能汽车

而在电芯中段装配工艺上,4680圆柱电芯的制造流程类似于饮料易拉罐的高速生产线:先将正负极片高速卷绕成圆柱状“卷芯”,再自动将卷芯插入圆柱金属壳体,注入电解液后焊接顶盖,整个过程连续且高度标准化。同时,得益于圆柱形对称结构,卷芯插入圆筒壳体的对齐要求也相对宽松,这一过程近似于易拉罐罐装,易于实现高速自动化。

而方形电池则像组装一个精密盒子:采用叠片或扁卷工艺的电芯组,需精确放入方形金属壳中,并连接极耳和盖板。这一过程对定位精度要求极高。此外,方形电池型号规格没有相对标准化,各电池厂商规格不一,导致行业工艺难以统一,自动化水平长期受到限制。

生产难度与产品标准化决定产线自动化率的高低。因此,即便国产厂商将方形电池做出了世界级水平,但在生产效率方面也仍然低于圆柱电池。

目前,圆柱电池产线效率普遍在300PPM以上(每分钟装配300只以上电芯),远超方形的20-35PPM。

而产线速度的提升,则意味着在相同设备投资、厂房面积,以及同等人力配比条件下,圆柱电池的生产效率更高,进而助推更高产能。

而对于欧美市场而言,如果说设备投资问题相对容易解决,但由于其工业地价成本显著高于中国市场,叠加其政府审批流程缓慢、环评流程繁琐以及与周边社区场地协调等问题,严重影响扩产节奏与成本预算。

因此,在同等单位面积下,海外市场肯定会优先考虑制造效率更高的产品,尤其是动力电池这种关键零部件。

除此之外,劳动力供给不足也是海外市场的核心问题。

当下,欧、美市场均无法实现锂电规模化生产的一个关键原因,是其劳动力市场严重缺乏有关电池生产的熟练工人。

2022年Northvolt工厂图片来源:Mikael Sjoberg

美国汽车研究中心(Center for Automotive Research)调研报告中显示,目前该国新能源汽车行业面临一个关键阻碍:掌握相关电子电气技能的熟练劳动力严重供给不足。而现有掌握相关技能的工人,由于市场的供不应求,导致其薪资待遇一路飙升。

而美国公用事业公司Xcel Energy Inc.曾在这个月初表示,美国劳动力成本在过去五年中增长了50%,超过了本土的通货膨胀率。

欧洲市场同样面临相同问题。欧洲运输与环保协会曾表示,瑞典Northvolt电池公司的破产,除了在锂电关键技术与生产管控方面存在重大缺陷外,这一项目还反映出了欧洲汽车整体劳动力素质无法与当下的新能源转型速度匹配。这一困境严重拖慢了欧洲大陆电气化项目的进度。

随着当下欧、美等国政治风向右倾,移民政策逐步收紧,劳动力供给问题将在中短期内成为本土制造业发展的主要矛盾。但本土化人才培养的周期又极为漫长。当下,如何保证在人力配比有限的情况下,最大化实现生产效率,这对于特斯拉与宝马这种全球布局的车企而言,尤为重要。

而大圆柱电池,从当下来看,也是最能满足国际车企产能需求的方案。

02

规格标准化优势

可复制性、回收效率

由于圆柱电池商业化历史非常悠久,在日韩厂商的推动下,18650、21700两种规格基本上被产业内所认可。而2021年,特斯拉在21700的基础上,通过对整车续航以及电池成本两个指标的不断平衡,寻找出了一个“甜蜜点”——46mm直径尺寸。

而这一直径尺寸目前也在电池与整车企业中达成了基本共识。而单体电芯高度,各整车企业则需要根据旗下产品规格进行适当调整。但与高度定制化的方形电池相比,大圆柱电池也基本上实现了相对标准化。

下游单体电芯标准化的直接影响,就是保证了上游产线设计的高度通用化。这个问题很好理解,产品规格少,制造模具的开发种类就少,产线兼容性更强,符合“平台化”生产理念。而产线通用化叠加高度自动化,二者保证了圆柱电池产线的高度可复制性,同时也显著降低了产线的人工配比。国轩高科就曾表示,其4695圆柱电池可实现单GWh人力成本降低37.5%。

这对于在全球进行产能布局的整车企业而言,可复制化产线可以帮助其降低产能扩张的难度,提高供应链生产效率的同时,也保证了人力成本、土地成本可控。这一供应策略其实大众汽车也早有布局,2022年该公司定点了国轩高科,为其生产标准化电芯(Unified Cell),通过少量标准化规格保证全球产能的制造效率。

而早在特斯拉2021年发布4680电池之际,前任项目总监巴格利诺就与马斯克也提及这一问题。当时马斯克就意识到,当下(国际市场)电池产能扩展速度不够快,并且可复制性较低,阻碍了再生能源使用率的提高。

除保证产能在全球的可复制性之外,圆柱电池的标准化还将为整车企业在欧洲市场的新整车产品落地起到重要作用。

从2025年2月18日开始,《欧盟电池回收法案》相关政策开始正式实施,其中:

生产者责任(EPR):整车企业必须建立或加入电池回收体系,确保退役电池的收集、运输和处理;

整车企业须面向消费者建立“免费回收”(free take-back)体系,保证回收站点容量可以覆盖退役电池数量;

电池金属回收率:钴、铜、镍、铅:≥90%;锂:≥50%。

我们此前曾多次提到,当下国内动力电池回收无法实现经济效益的重要原因,除了其拆解的黑粉产品需要与金属价格联动外,国内动力电池规格过于繁多严重影响了回收企业的拆解效率,大部分的电池拆解产线无法同时兼容多个规格的电池产品,导致拆解效率过于低下。

而欧盟电池回收法案的实施,则开始倒逼当下车企必须从产品设计、供应链采购之初就要考虑回收、循环利用等问题。因此,电芯与电池模块的标准化,是实现这一问题的关键。

2024年,奇瑞Omoda产品阵营登陆意大利、英国等欧洲市场,后续其子品牌Jaecoo也将导入欧洲其他市场。因此,与LG新能源签署的大圆柱供货合同,大概率也是基于该法案考虑。

03

技术方案选择逻辑

技术没有好与坏,只有合适与不合适。

讨论到底方形占主导还是圆柱、软包占主导是没有意义的。在全球范围内,我们很难找到像中国这种拥有广阔优质工程师供给的市场。当下海外市场的供应链面临的最大问题,还是产能严重短缺。

因此,海外车企或者致力于出海的国内车企,将大圆柱作为其主力解决方案,并非是其性能方面有多么超前,毕竟国内方形解决方案无论是集成效率、安全性还是成本,都要压过当下的大圆柱。

技术选择的背后是供应链建设,二者要基于现实情况作考量。

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