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本文援引于报告《2021年中国4680动力电池技术追踪报告》，首发于头豹科技创新网（www.leadleo.com）。
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4680大圆柱电池是指直径46mm，高度80mm的圆柱形锂电池，其主要在电池负极材料、负极工艺、隔膜涂覆工艺、电池结构与集成技术，正极材料方案等方面有不同程度的创新
4680电池采用全极耳工艺、硅碳负极工艺和辅以CTC集成技术是4680大圆柱电池最主要的创新点。4680电池由于其圆柱形结构特点、高功率密度带来的产热速率（若使用单极耳方案，局部汇流区域热量上升速率过高，不利于电池热管理，而全极耳方案由于极耳分布均匀，使得发热点也分布均匀，有利于电池热管理）和方形电池带来的竞争压力等因素使得4680大圆柱电池对CTC技术产生了刚性需求。同时圆柱形结构能有效束缚硅基负极膨胀，抑制硅基负极带来的产气膨胀问题，因此4680电池负极能加入较多硅基材料。
4680大圆柱电池是指直径46mm，高度80mm的圆柱形锂电池，其主要在电池负极材料、负极工艺、隔膜涂覆工艺、电池结构与集成技术，正极材料方案等方面有不同程度的创新
4680大圆柱电池优势：
电池功率与能量密度：相比2170电池，功率提升6倍，能量密度提升5倍
电池成本：相比2170或1865电池，由于结构件等的减少，成本下降约15%-20%
散热性能：直接通过上下铜箔散热，结合底部（部分还有侧壁冷却）冷却系统，相比1865散热性更好。但散热问题同时也是制约大圆柱电池直径增长的关键因素之一
充放电效率：由于全极耳结构缩短了电流通路，电池内部阻抗大幅降低，电子流动效率提高，电流充放电效率得到提高
生产效率：由于减少了结构件和采用激光焊接方式，生产效率有所提升
安全性：相比方形和软包电池，4680爆破方向为轴向爆破，单个电池爆炸对周边电池损害相对更低，减小了电池连锁故障的概率。其次，全极耳结构增加了热量传输通道面积，降低了局部电流密度，降低了电池局部温度，电池传热性更好，相应热稳定性也更好，减少了电池热失控的概率
特斯拉于电池日发布其最新一代4680大圆柱电池，松下与特斯拉是国际市场上4680电池研发进展较快的两家企业，比克电池和亿纬锂能两家中国企业现已经推出4680大圆柱电池和对应的集成技术
尽管4680大圆柱是2021年的热点话题之一，但相关技术已经在2021年之前就有所铺垫，其中全极耳的方案于2019年形成，而圆柱电池更是发展了20年有余，相关生产制造工艺已经非常成熟。松下与特斯拉是国际市场上4680电池研发进展较快的两家企业，中国企业比克电池和亿纬锂能目前发展相对较快，两家中国企业现已经推出4680大圆柱电池和对应的集成技术并给出了相对具体的计划。预计4680大圆柱电池将在2023年迎来规模化市场应用的拐点。
随着4680大圆柱电池的普及和应用，CTC技术、全极耳工艺等降本增效方案将会得到进一步的完善和推广，石墨负极或逐渐从掺杂硅材料迭代到高比例的硅碳负极，碳纳米管等添加剂也将有较好的发展
4680大圆柱将圆柱形电池重新请回到动力电池的大舞台上，在低成本，高成熟度生产工艺的加持下，大圆柱电池将以更低的成本攀登更高的能量密度山峰。大圆柱电池主要的竞争优势就是降本增效和能量密度的提升。CTC技术，全极耳工艺都一定程度上帮助4680大圆柱电池降本增效，同时提高安全性。而高镍三元甚至四元正极、硅碳负极、添加剂（单壁碳纳米管）等都帮助4680电池提高能量密度。未来4680将会和方形电池形成直接竞争关系。
随着4680圆柱电池的发展和规模化应用，CTC技术、PVDF、碳纳米管、LiFSI等添加剂，硅碳负极和高镍、四元正极的发展将获得正向促进，2170、1865电池、方形电池、石墨负极等或受到负面影响
4680大圆柱电池的规模化应用、发展趋势下，高镍三元、高镍无钴甚至四元正极、CTC技术、硅碳负极、碳纳米管、PVDF涂覆等将会受到一定程度的正向影响。而方形电池、石墨负极等则相反。除此之外，电池添加剂也将随着电池能量密度的提升而改变，未来将从LiPF6迭代到具有更高导电性和热稳定性的LiFSI，现阶段LiFSI成本依旧高昂，随着LiFSI生产工艺的进步和价格进一步下降，将会逐渐取代LiPF6成为高镍正极锂电池主要的添加剂选择。
4680大圆柱电池对锂电生产制造的一些环节提出了新的要求，其中激光焊接技术要求提高，卷绕环节要求降低，涂布环节工艺部分改变，其余环节于传统圆柱锂电池工艺相差不大
锂电池制造步骤可以分为前、中、后三段，分别对应极片制造、电芯组装、化成分容三个大环节。其中，前段环节中，涂布机作为核心锂电设备，其涂覆精度一直是各厂商追逐的核心指标之一。终端工艺中，自动卷绕机是环节中最重要的锂电设备，4680电池的卷绕环节相比1865电池更简单。激光极耳焊接也是中段工艺中一个细分环节。而分容机是后段制造工艺中最核心的设备。现阶段中国国产锂电设备现有技术基本能满足4680电池的规模化生产需求。
深度见解：不间断电源（UPS）行业
技术方面：随着4680大圆柱电池的普及和应用，CTC技术、全极耳工艺等降本增效方案将会得到进一步的完善和推广，石墨负极或逐渐从掺杂硅材料迭代到高比例的硅碳负极，单壁碳纳米管等添加剂也将有较好的发展。
具体产品方面：CTC技术、PVDF、碳纳米管、LiFSI等添加剂，硅碳负极和高镍、四元正极的发展将获得正向促进，2170、1865电池、方形电池、石墨负极等或受到负面影响。
产业链方面：4680大圆柱电池的普及和应用，对锂电池产业链部分细分环节带来不同程度的影响，上游镍、铜、铝、LiFSI等原材料或将受益，下游中高端电动车将会受益，而方形和软包的市场份额会被抢占。
其他锂电池相关环节：4680大圆柱电池对锂电生产制造的一些环节提出了新的要求，其中激光焊接技术要求提高，卷绕环节要求降低，涂布环节工艺部分改变，其余环节于传统圆柱锂电池工艺相差不大。
其他相关技术方面：干电极技术能在保证安全性的基础上进一步提高4680电池能量密度，将4680大圆柱电池的优势进一步放大，一体化压铸技术的普及与4680电池的规模化应用相互促进，一定程度上助力4680电池降本。
重点关注企业
通过深度研究4680大圆柱电池相关企业，头豹建议关注特斯拉、比克电池、亿纬锂能。
