“4680大圆柱电池，什么是直径46mm？”
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目前市场上锂电池的封装技术主要涵盖了圆柱形、方形和软包这三种不同的封装方式。
方形电池用作封装材料，具备多方面的优势，如组内效率高、单节电池容量大、结构设计简洁，然而，其一致性方面却相对不足。
低、散热难度大。
单体能量密度较高，电化学性能优异，安全性良好，设计上具有灵活性，然而，其……
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圆柱电池在一致性方面表现优异，生产效率显著，系统散热能力强大，尺寸升级后，在一定程度上能够
提升其原有的单体能量密度不足、模组需要大量电芯、由此引起的寿命较短和管理难度大等问题。
总体而言，其能量密度不高，且产品组装的效率也不尽如人意钢材技术规格书，这些确实是较为突出的不足之处。
表1 锂电池三种封装形式特点对比
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为什么选择4680大圆柱
提升电池能量密度、减少所需电芯数量、简化电池管理系统操作难度，尽管如此，也
这可能导致性能及其他方面的问题。当外径尺寸增加时，电池中不参与容量贡献的部件比例将会降低，，
提高生产效率将导致成本相应下降；随着外径增至46毫米，整车的续航能力亦将逐步增强。
随着成本的降低，其边际效益也在逐渐减弱，故在全面考量电池性能与经济性两个方面后，46毫米的外径尺寸在现有技术条件下被认为是最理想的解决方案。
大圆柱电池的尺寸高度主要取决于整车制造厂的底盘结构以及电池包的设计，目前市场上普遍采用的是……
尺寸规格为80至95毫米。在这个范围内，80毫米的高度被特斯拉车型所采用，而95毫米的高度则被宝马车型所采纳。
4680大圆柱电池创新性地引入了全新的电池理念，通过运用无极耳、硅碳负极等新型材料和先进技术，其电芯的能量密度实现了五倍的增长，而输出功率则提升了六倍。
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4680 引入全新电池概念
高工锂电数据显示，2023年，我国动力电池市场出货量中，方形电池、圆柱电池和软包电池分别达到133.6GWh、4.9GWh、4.2GWh，其市场份额分别为93.6%、3.4%、2.9%。
图1传统方形、圆柱型、软包电池性能比较
特斯拉在超级电池日上推出了第三代4680型电芯。经过对所有关键指标的全面考量，46mm被认定为成本最低的电池外径。在应用无极耳、硅碳负极等新材料和新技术的基础上，该电芯的能量密度提高了5倍，输出功率增加了6倍；此外，它还能使电动车的续航里程提升54%，电池每千瓦时的价格降低56%，生产成本则减少了69%。
图246mm是性能和成本权衡下的最优选择
4680型号的问世，对圆柱电池进行了全新的诠释，它将推动正极材料、负极材料、封装技术以及结构件等多个领域的重大突破，进而引领整个产业链的技术革新。
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4680无极耳技术
极耳的功能在于将电子从电池的正负极片引导至外部电路，这相当于电池在充放电过程中的连接点。极耳的材料种类有三种：电池的正极部分采用铝（Al）制成，负极则采用镍（Ni）材料，而铜镀镍（Ni-Cu）材料则用于极耳的制造。
图3极耳的作用是将电芯从正负极引导出来
电子在电池内部移动时必须穿越整个电芯，抵达极耳，故而电池尺寸越大，其路径就越长，电阻也随之上升。在电流充入量大的充电状态下，电极片会积累大量热能。特斯拉通过计算得出，电池尺寸扩大后，采用传统极耳设计的电池快速充电所需的时间将显著延长。
图4电子需要穿过电池，流向极耳
特斯拉推出了4680型电池的无极耳技术，这一技术通过在电池电极端涂覆导电物质，使得正负极的集流体能够直接与电池盖板和壳体相连接，从而在电极集流体、盖板和壳体之间形成电流传导，显著缩短了电子传输的路径。
图5新型无极耳技术，减少电极组件
无极耳技术的一大优势是降低电阻。依据公式：电阻等于长度除以横截面积，电路的电阻与导体的长度成正比，而与横截面积成反比。故此，在无极耳技术中，电池的内阻因横截面积的扩大而减小，电流的传导面积随之增大，传导路径变短，从而使得内阻降低至原来的十分之一左右。
传统18650电池的卷绕长度达到800毫米，其极耳从集流体上引出的电导长度同样为800毫米，这相当于电流的传导距离为800毫米，电阻值大约为20毫欧；而4680全极耳电池则将整个集流体用作极耳，电流的传输方式从极耳到集流盘的横向变为集流体的纵向，导电距离从800毫米缩短至约80毫米（即电池的高度），电阻值降低至2毫欧，电阻值减少了近10倍。
图6全极耳技术减少传导距离
无极耳技术的优势之二在于有效缓解散热难题。依据公式计算，欧姆热效应得以显著降低。实验结果显示，在1C的放电强度下，电池放电60秒后，单极耳电池的发热量约为6000焦耳，而全极耳电池的总发热量大约为4200焦耳，发热量降幅达到了30%。
无极耳技术的优势之一在于它能有效减少电池的成本。通过移除极耳，电池的柱体绕制和涂料步骤均得到了简化。这样的生产流程优化使得每千瓦时（KWh）的电池成本降低了14%。
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4680干电极技术
图7湿法工艺与干法工艺流程
干法工艺的优势主要包括：
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大圆柱大势所趋，46800 全方位领先 21700
（1）4680 大容量，高能量密度
图82170 与 4680 性能对比（单电芯）
（2）4680 大圆柱可有效降低 BMS 管理难度
圆柱电池在应用中面临的主要难题是精准的电池管理系统（BMS）。以高续航车型为例，此类车型大约需要4416颗21700型圆柱电池，而4680型大圆柱电池的单个电芯容量约为100瓦时，同样类型的车辆若使用4680型大圆柱电池，则所需电芯数量降至800颗。4680型大圆柱电池的应用显著减少了电池数量，从而降低了电池管理系统的管理复杂度。
（3）4680 显著降低整车成本
特斯拉的4680电池在多个维度上显著降低了每千瓦时电池的成本，包括电芯的设计、电芯的生产流程、正负极材料的选择以及整车制造环节。特斯拉设定的目标是，在汽车领域内，续航里程将增加54%，电池每千瓦时的成本将降低56%，而在投资成本方面，每吉瓦时的投资成本有望减少69%。
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其他企业先后跟进布局大圆柱
“4680大圆柱电池：与哪些技术更搭配？”
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巨头推动大圆柱电池大规模量产
自圆柱电池商业化启动以来，其直径设计历经了18毫米和21毫米两个阶段。进入2020年9月，特斯拉推出了4680型号的大圆柱电池，随后宝马、宁德时代、亿纬锂能等企业也相继开始布局这一领域。在全面考量电池的整体性能与经济性后，46毫米的外径被认定为在现有技术水平下最为理想的解决方案。大圆柱电池在能量密度和功率性能方面均优于常规圆柱电池，同时，与市场上流行的方形电池相比，它展现出更佳的功率性能、更高的一致性和更强的结构强度。
预计到2026年，全球大圆柱电池的装机量将实现显著增长，若以该年度大圆柱电池的平均价格为0.5元/瓦时为基准进行估算，那么届时整个市场的规模预计将高达1905亿元人民币。
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4680技术壁垒
表1 石墨和硅基负极性能对比
表2 中镍和高镍三元材料性能对比
锂电池使用的钢壳主要原料是钢带，其镀镍过程包括预先镀镍和后续镀镍两种技术，这一步骤旨在避免电池正极的活性物质与钢壳发生氧化反应，从而提升其抗腐蚀能力。在电池壳体冲压成型之前，会先对基础钢材进行预镀镍处理。
与后镀镍工艺相比，预镀镍工艺在生产高速连续预镀镍的设备、电镀液的配方设计、扩散退火的具体温度设定以及钢带的平整度处理等方面，对制造商提出了更为严格的标准和要求。
特斯拉4680圆柱电池
一、电池参数
该电池采用无极耳设计的4680型大圆柱形状，其容量相较于21700型电池实现了五倍的显著增长。
在电化学领域，我们采用了硅制负极、高镍含量且不含钴的正极材料，以及干法工艺等创新设计（通过新型材料来控制硅的膨胀，并使用涂层材料对硅进行初步涂覆）。
在电池的模块化设计上，对电芯与底座的结合进行了改良。这一改良使得新型电池的整体续航能力提高了54%，同时，其制造成本降低了56%，单位产能所需的资金投入更是减少了69%。
该模组采用了蜂窝状结构设计，同时借助无模组技术，使得电池包的能量密度能够达到每千克300瓦时的水平。
二、电池结构
特斯拉为其命名为4680电池的无极耳电池，其尺寸达到了46mm*80mm。该电池直径翻倍，使得电动汽车的电池能量密度得以提升5倍，功率输出能力增强至6倍，进而使得整车的续航里程有望增加16%。
全新的4860电池引入了特斯拉所申请的无极耳专利技术，这一技术通过移除电芯中独立的极耳部分，有效降低了电池的内阻。这样的设计使得电池的热稳定性与可控性得到了显著提升。然而，有专家指出，“无极耳”技术与我国圆柱全极耳电池的设计理念在本质上并无二致，区别仅在于软、硬连接结构上的差异。
三、特斯拉电池生产过程视频
四、电池包结构
特斯拉4680电池包的图片显示，电池间的距离大约在1到1.5毫米之间。观察包的边缘，可以发现一圈环形的柔性乙二醇冷却管，这些管子每隔一排就会与电池包相连。
比亚迪 4680圆柱电池技术
比亚迪46系大圆柱电池即将现出真身。
外观
据报道，在电池顶部的小插头（正极端旁边）是一个防爆阀。
主要特点
磷酸铁锂电池
该产品的重量能量密度为129瓦时每千克（实际测量值为147瓦时每千克）。
体积能量密度= 350Wh/L（测量值为370Wh/L）
参数
项目
规格
说明
型号
BYD
额定容量
15 Ah
0.5C充电/0.2C放电
典型容量
15.3 Ah
实际测量容量
15.3 Ah
充电过程为CCCV 5A至3.65V，电流为0.25A；放电阶段则是从5A降至2.8V。
额定电压
3.2V
额定能量
48Wh
实际能量49.2Wh
最高电压
3.65V
截止电压
2.0V
最大连续放电电流
45A
最大充电电流
15A
充电温度区间
0oC到55oC
放电温度区间
-20oC到60oC
保存温度
-20oC到50oC，1年
循环寿命
2000次，容量保持率80%
1C充放电，室温
尺寸
46.3毫米正负0.25毫米，乘以80.2毫米正负0.3毫米。
重量
0.335kg
项目
规格
说明
型号
BYD
额定容量
15 Ah
0.5C充电/0.2C放电
典型容量
15.3 Ah
实际测量容量
15.3 Ah
充电：CCCV 5A to 3.65 V, 0.25 A ；放电：5A至2.8 V
额定电压
3.2V
额定能量
48Wh
实际能量49.2Wh
最高电压
3.65V
截止电压
2.0V
最大连续放电电流
45A
最大充电电流
15A
充电温度区间
0oC到55oC
放电温度区间
-20oC到60oC
保存温度
-20oC到50oC，1年
循环寿命
2000次，容量保持率80%
1C充放电，室温
尺寸
46.3 +/-0.25mm x 80.2 +/-0.3mm
重量
0.335kg
尽管提及大圆柱形电池，人们首先联想到的往往是特斯拉，然而宝马同样成为了众人关注的焦点。这主要是因为宝马在逐步向圆柱电池转型过程中，已经对外公布了其清晰的发展路径和时间表。
2022年4月，宝马集团正式对外公布了一种新型圆柱形电池，并将其命名为“第6代电池”。根据既定规划，这款电池预计将在宝马公司于2025年推出的新一代电动汽车上得到应用。
需要强调的是，宝马46系列车型配备的大圆柱形电池存在两种不同规格，其直径均为46毫米，而高度则分别为95毫米和120毫米。
因此，宝马公司计划在全世界范围内设立六家制造基地，同时汇聚了宁德时代、亿纬锂能、远景动力这三家实力雄厚的合作伙伴。宝马公司已与宁德时代及亿纬锂能达成超过百亿欧元的大额订单，双方计划在中国及欧洲分别设立两座电池工厂，每座工厂的年产量预计可达20GWh；此外，远景动力将在美国南卡罗来纳州打造一座新的电池工厂，该工厂的年产量将达到30GWh，并计划于2026年开始投产。
近期，另一则消息引起了更大的关注。据悉，宝马在年初公开招标的电池订单，最终花落蜂巢能源、宁德时代和亿纬锂能之手。具体来看，蜂巢能源成功揽获了宝马欧洲区高达近90GWh产能的订单，而宁德时代和亿纬锂能则分别获得了国内近70GWh订单的分配。
同时，据媒体报道，宝马公司此次向宁德时代和亿纬锂能两家企业下达的订单量高达近70GWh，且该订单范围并不局限于圆柱电池领域。
值得注意的是，在此前，宝马向宁德时代以及亿纬锂能下达的订单均为圆柱形电池，然而这一次，宝马并未对电池类型做出限定。
蜂巢能源自九月份起已开始为宝马MINI车型大规模提供电池，主要供应的是高镍正极与硅基负极相结合的高能量密度方形电芯。同时，蜂巢能源致力于开发“短刀+飞叠”型电池产品。基于此，业界分析人士普遍预测，宝马公司未来从蜂巢能源采购的电池很可能是方形电池。
综上所述，宝马的电池订单预计将引发关于动力电池封装形式的又一轮激烈讨论。特别是在大圆柱电池尚未实现大规模生产并应用于车辆之前，方形电池仍将保持主导地位，甚至可能进一步增加其市场份额。
据数据显示，在2022年，我国动力电池的封装方式中，方形电池的装机量实现了显著增长，增幅高达99%，其市场份额约为92%；而软包电池的装机量达到了13GWh，占整体市场份额的5%；圆柱电池的装机量为7GWh，但市场份额仅为3%。
280Ah储能电池大比拼：哪家的性能更胜一筹？
新能源行业的迅猛增长使得储能电池市场竞争加剧。在大型储能系统中，以大容量方形电池为主导，280Ah及以上容量电池的应用，不仅能够显著减少储能系统的成本，还能简化集成过程。与50至100Ah的电芯产品相比，280Ah的电芯在体积能量密度上更为优越，且所需零部件数量更少，从而大幅节约了成本投入。自2019年宁德时代推出280Ah型号的电芯后，国内众多电池厂商相继推出了280Ah的电池产品。其中包括宁德时代、亿纬锂能、海辰储能、力神、瑞浦能源等，它们均推出了280Ah的储能电芯。那么，在这一特定领域，究竟哪家企业的产品在市场上更具竞争力呢？
为了让大家能够更清晰地认识情况，我们搜集了9家企业生产的280Ah电芯的技术规格文档，并对这些文档中的性能指标进行了详尽的对比研究。以下是9家企业的电芯型号及其规格书标注的年份，表格中详细列出了相关信息。鉴于各厂商的技术持续更新换代，本文所做对比仅作为参考。在2021年8月，瑞浦能源对上海兰钧实施了收购，随后在2022年4月，该公司正式更名为瑞浦兰钧。请注意，图中“天戈”字样存在误写，正确的应为“天弋”。
各厂家生产的280Ah电芯的详细规格参数可参照下方的表格，表格中列出的尺寸数据均包含极柱的尺寸，而能量密度则是依据规格书中所标注的额定容量和电芯重量计算得出的。
在上述电芯性能的各项指标中，我们着重分析了几个重要的性能指标，通常情况下，我们会依据这些具体参数的数值，挑选出其中的最大值与最小值。
对于那些参数值越高性能越佳的指标，我们将其最大等级设定为6，最小等级为1，而其他产品的等级则是通过以下公式来计算得出的：等级分数等于（参数值减去最小值）除以（最大值减去最小值），再乘以6。
针对那些参数值越小性能越佳的指标，我们将其最小等级设定为6，最大等级为1。而其他产品的等级则是通过以下公式进行计算：等级分数等于（最大值减去参数值）除以（最大值减去最小值），再乘以6。
电池的能量存储能力，这一指标与储能系统的体积和重量有着密切的联系。该数据是通过查阅规格书中所列出的能量值以及电芯的质量进行计算得出的。以下是不同厂家所提供的能量密度数值及其等级：
电池的内阻是衡量其放电效能及热量控制的关键参数。在规格文档中，对于标注的电阻偏差区间，我们通常选取其平均值；而对于标记为“≤”的数值，则取其最大值；随后，我们据此计算出相应的等级。
电池在各类环境温度中的运行效能被称为放电温度范围。在电芯的技术规格文档中，通常会有一个放电操作温度的区间。本例中，我们依据最高和最低温度数据，计算出了具体的温度区间数值。据此，我们设定了最大温度范围为90摄氏度，对应等级6；而最低温度范围则设定为60摄氏度，对应等级1。各厂商的放电温度等级均不低于3级。
电池的循环使用次数，即其使用寿命，对使用成本有着直接影响。大多数厂商生产的电芯循环寿命普遍超过6000次，彼此间的差异并不显著。鉴于此，我们设定5000次作为计算等级1的最低标准，而其他等级则依据最高值与最低值进行计算，以确保各厂家等级分数不会普遍偏低。
电池在高温环境中的性能稳定性被称为高温容量。亿纬锂能在其技术手册中明确，45℃下的容量值为45℃，而其他温度下的容量则设定为55℃。通常，此类指标以不低于某个数值来表示，本例中我们直接依据提供的最低规格值来评定等级。具体而言钢材技术规格书，若高温容量不低于280Ah，则评定为等级6；若容量为250Ah，则评定为等级1；其余情况则依照先前所述的公式进行计算。
电池在寒冷气候中的功能表现称为低温容量。亿纬锂能在其技术手册中明确指出，在5℃时电池的容量数据，而其他情况下的容量则参照了-20℃的标准。鉴于此，亿纬锂能的低温容量数值直接采纳了行业普遍采用的-20℃规格。通常，这类指标以“≥某值”的形式呈现，而在此例中，我们则直接以提供的最低规格值来评定等级。
电池在承受高负荷时展现的放电最大能力被称为最大持续放电功率。在产品规格说明书中，不同厂家在确定这一参数时，有的选择保持功率恒定，而有的则选择保持电流恒定。不论是以倍率C还是P来衡量，均直接依据其倍率数值来确定等级，例如，将0.1C的倍率设定为等级1。
经过对相关参数的排序及评分，我们确立了各类别的不同等级，并得出了各生产商的综合评价。在电芯的综合排名中，（将上海兰钧与瑞浦能源合并后，统称为瑞浦兰钧）：
海辰科技、上海兰钧新能源、力神电池、天弋科技、宁德时代新能源、亿纬锂能股份有限公司、瑞浦能源科技有限公司、海基新能源、赣锋锂业股份有限公司
分析结果显示，各企业在多个参数上均显现出独特的优势和特色。以电池为例，部分品牌的电池在能量密度方面表现尤为显著，而其他品牌的产品则在循环寿命或低温性能方面具有明显优势。
数据虽能为我们提供一定指引，然而，由于各企业所采取的技术路径与市场定位各异，这无疑会对产品的最终表现造成影响。此外，电池性能的测试所依据的条件与手段同样会对测试结果造成作用。故而，这种综合评分的方式仅能提供一个参考的角度，并不能作为任何最终定论的依据。在实际应用过程中，还需全面考虑实际的使用环境和成本预算。
