【目录导读】

1、亿纬锂能董事长刘金成博士：动力电池的终级技术方向；

2、比克电池副总裁樊文光博士：大圆柱电池是电动车渗透率进一步提高的突破口；

3、大圆柱重点产能进展；

4、大圆柱给产业链带来的机遇。

根据特斯拉的计划，弗里蒙特工厂生产的100万块4680电池，将在2022年第一季度率先用于ModelY车型。按照每辆车配备1000块电池估算，100万块电池可满足1000辆ModelY的生产。这只是一个起点，马斯克‘吹’的‘牛皮’是他在电池日发布的计划：“4680电池产量在2022年达到一年100GWh、在2030年达到一年3TWh。”

新能源车在市场化的发展趋势下，长续航里程需求推动了电池技术变革，在特斯拉引领下，22年4680电池有望量产，国内亿纬锂能和海外松下凭借先发产能规划将率先受益，硅基负极、单壁碳纳米管等产业链发展新机遇。

在近日举办的动力电池百人会上，亿纬锂能董事长刘金成博士、比克电池副总裁作了主旨演讲，对未来动力电池的主流技术路线做了预判，并重点强调了4680电池路线优势和进展。

动力电池的终极技术方向

亿纬锂能董事长刘金成博士 

各位领导，各位专家，各位同仁，大家好！

电动汽车百人会推动了中国电动汽车的发展，促进了动力电池的健康成长。今天我很荣幸代表亿纬锂能在这里报告我们对下一代动力电池发展的几个主要思考。

绝对安全是我们追求的目标

我们依然认为安全性和经济性是当前重点关注的问题。当我们投身动力电池这项事业的时候，我们提出来动力电池是良心产品，它跟安全相关，跟生命相关。两年前，当行业主要聚焦于提高电池的比能量里程的时候，我们明确提出来电池的安全性是自然属性，它不能和电池的性能来进行平衡。我们把绝对安全作为我们追求的目标。很高兴地看到，经过这两年的努力，行业里面各种方案都报告说，电池可以做到永不起火，永不起火已经在技术上成为现实。后面的报告也会汇报亿纬锂能在永不起火方面所做的工作。

生态决定了动力电池电动车发展的速度

过去我们关注电池的经济性，主要是关注与传统动力电池相比较，它有没有使全社会使用的总成本下降。使用动力电池因为充电的电费和燃油相比较的优势，所以电动汽车得到了快速的发展。但是因为电动汽车销量的迅速增长，供应链供应不足导致了今年电池材料的快速上涨，动力电池的价格也上涨，车的价格上涨。我们看到汽车厂停止接收订单，销售下降的这样的新闻。所以经济性与传统动力电池比较的这个优势，再加上动力电池材料的价格上涨，构造了一个新的生态，这个生态会决定动力电池电动车发展的速度。

电动车是零排放，但是我们知道在制造电池的过程，制造电池材料的过程都会有碳排放，所以在考虑经济性的时候，我们还要增加减少碳排放的内涵，这一点非常重要。让我们的电动车不仅使用成本低，并且与人类的可持续发展非常关联，非常重要。也让我们的事业可以持续发展。

从电池体系来看，从现在四种技术方向的对比来看，电池系统的成本就会表现出差异来。

供应链正在成为制约行业发展速度的瓶颈

去年以来新能源汽车快速增长，储能事业快速增长，导致供应链的供应捉襟见肘。捉襟见肘就是一会这里少了，一会那里少了导致我们的生产不能正常进行。今年干脆是全行业的材料快速涨价，导致电池系统的材料价格必须上涨。因此我们看到了电动车不断涨价的新闻，我们会在未来两个月的时间里看到电动汽车增长的速度和电池行业发展的速度，供应链的供应量和供应稳定和价格稳定成为制约行业发展的一个关键。

亿纬锂能积极部署上游供应链

供应链的过程里面，金属锂、碳酸锂成为关键的元素。过去我们叫有理走遍天下，就是你有道理，你就可以在天下行走。现在有碳酸锂才是赢家，成为了新时代的一个特征。当前各类资本、各种企业都走遍天下寻找锂资源，也成为了我们资本市场的新的理想。

亿纬锂能在这个过程里面积极部署的战略供应链，在锂资源、镍资源、钴资源，我们和行业里面的优秀企业结成了伙伴，也成立了一些的合作公司。这些公司主要目的是为了保证我们在重要大客户里面的供应，保证公司一个稳定持续发展。

但是我们知道供应链是维系行业发展的关键。所以即使我们构造的这样一些合作的企业，它也只是占我们供应量的50%以下。我们认为行业供应链的不断地扩大和成长才是这个行业可持续健康发展的关键。那么我们相信这一点，一个人走得快，一群人走得远。全行业的健康发展才是我们新能源汽车发展应该有的高度。

过去四条技术路线各领风骚两三年

亿纬锂能是从2015年参与动力电池的，当时国家出了一个8GWH的准入门槛。因为我们从85年做电池，对电池的了解应该比较深。我们知道不同的电池体系之间会有长短，会有优势。所以我们没有把8个GWH集中在一个方面，而是在18650，方形的三元电池，方形的铁锂电池和软包电池各投资了两个GWH，都分别提供的产品给客户去验证。这个过程，我们用的词叫（四条技术路线）各领风骚两三年，最初是18650在市场上表现得非常明确的一个优势成为热点，销量很大。但是我们很快发现了几千个电池构造系统的风险。方形三元电池一度火热，但是因为高镍材料的引入，着火的报道发生，所以它的发展也受到了一定的限制。软包三元电池表现最为出色，在性能方面确实表现非常突出。我们在三年前提供给客户使用的电池，最近把它收回来，它的行驶里程已经达到了23万公里。我们对电池进行测试，现在剩余的容量还可以达到85%以上，我们认为这个电池还可以跑十万公里以上，就是总共可以行驶33万公里以上。而且这个电池的结构完整，内部也很干净。但是我们注意到软包电池的系统成本比其他的电池系统要贵出两三千块钱。因此，即使性能优异，客户喜欢，（因为经济性不够）我们也没有敢在这个方向大规模地扩展。

大圆柱电池正在成为动力电池的终极技术方向

我们看到圆柱电池，大圆柱电池成为行业的王者已经初露曙光。46系列的电池它具备绝对的安全性，绝对的经济性。当然这个绝对是相对的，它是跟其他体系相比较的，通过我们的测试验证，它确实有突出的安全性和经济性。并且这个电池在使用过程不变形。我们说它身段苗条，终身可爱。所以我们已经看到大圆柱电池已经成为行业的研究热点，正在成为动力电池的终极技术方向。

以下从四个维度来介绍大圆柱电池的优势：

首先它的设计制造乃至回收都可以做到极致标准化。

并且在全生命周期里面结构稳定，电池之间零应力，而方形电池和软包电池在它的生命过程里面，会因为膨胀产生内力，会产生膨胀力，那么电池的内部的结构会发生改变，就是从电池开始到它的寿命终止的时候，实际上变成了不同的东西。而圆柱电池在电池使用开始到结束的时候，一如既往没有变化；

圆柱电池可以实现极致的制造，供应路径缩短了30%，它的GWH的生产效率更高；

实现了镍含量90的化学体系，使用硅碳。这个体系在我们目前的三元电池体系里面应该是极致体系了。使用极致体系能够保证安全，它就有可能成为动力电池终极的技术方向。

电池系统绝对安全，永不起火

安全方面，我们有三个方面的验证：

（通过视频）

首先我们看到电池级的电芯在内部压力超过一定的数值以后，它会开阀定向泄出内部的主要热量，非常精准、快速释放了电池的压力，避免了电池间的热扩散。

我们做的一个模组测试，同时对六个电芯进行了穿刺，在这种开放的体系下，电芯着火但是很快火焰熄灭；同时，被穿刺的电池着火了，但是相邻的电池没有受到影响，没有热扩散；电池发生的热量，因为开阀释放热散，上升的温度有限，不会对相邻的电池产生热扩散。

这是我们一个系统级的测试，在这个系统的里面我们选择了两个板块，一个是单个电芯，另外一个是四个电芯把它过充电释放。结果显示：

第一个电芯在过充到一定阶段后，温度迅速上升，释放气体到温度逐渐下降，平稳下来。然后我们再对另外四个电芯进行过充电，这四个电池在很短的时间里面连续释放压力，排放出来的气体量明显增加，但是系统没有变化。

这是我们在同一个系统里面选择了不同部位的一颗和四颗电芯进行过充电让它释放的实验。这个实验增加了一个很重要的内容，就是，当第一次电池泄压以后，电池系统的内部结构没有发生改变，所以整个系统可以做到绝对安全，永不起火。

大圆柱成为趋势的原因：高比能量、高安全性

作为一个三十多年的电池工作者，我们深知道锂电池看就是高比能量，就是安全性突出。基于我们前面的这些工作，基于对电池安全性的认识和经济性的认识，我们认为大圆柱电池会成为未来高中端车辆的主要方向。

从电化学理论的分析来看，磷酸铁锂电池的结构稳定、耐候性好，并且如果我们采用平面电极的时候，电池的反应更加均衡，寿命非常的好，可以做到4000次甚至8000次循环，提供了廉价优质的电池，非常有利于普及性的车型和长期的使用。

因此我们亿纬锂能看好大圆柱和叠片铁锂电池是行业里边的主要或者是终极的发展方向。

亿纬锂能正在放手一搏

基于这样的认识，我们放手一搏，所以我们已经公告了200个GWH的动力电池的建设方案。我们这200个GWH的电池会在2022年底建成，并且根据新的需求，新的工厂也在规划。我们说可以持续发展，未来可期，谢谢大家！

大圆柱电池是电动车渗透率进一步提高的突破口

比克电池副总裁 樊文光 博士 

各位来宾，女士们、先生们，朋友们，大家好。

我是深圳市比克动力电池有限公司的樊荣光，目前主要负责我司大圆柱动力电池的开发工作。今天我想从一个动力电池制造商的角度和各位分享一些与大圆柱电池相关的看法。

说到大圆柱电池，一个标志性的事件就是2020年9月Tesla公司在电池日上发布下一代动力电池将使用直径是46毫米、高度80毫米的圆柱形电池。

因为比克作为一个深耕圆柱电池领域十七年的企业，我们基于自己的分析理解和判断，早就认为把圆柱电池尺寸做大会是中高端电动车电池方案的最优解。这个路线在2019年就已经敲定。2020年初就基本成型，并且正式地对主要的OEM客户来推荐。

如今大圆柱电池走入大众视野已经有一年多的时间，我们又有了哪些新的见解呢？今天我想以“三个大”来组织我的分享，也就是步子大、前景大、挑战大。

首先是步子大，这里主要指的是各方面性能的提升。为什么我们认为大圆柱电池是未来五到十年内中高端电动车的最优解？现在动力电池的市场是方盒包括刀片、软包和圆柱三种形态三分天下的局面。今天不会去全面比较这三种形态孰优孰劣，只从大圆柱与市场需求的匹配度来阐述。

圆柱电芯在目前主流电池形态中安全性最高

我们先来模仿马斯洛的需求理论，给出一个对动力电池需求的金字塔。这里我们可以看到安全性是金字塔的基石，是制约一切其他性能的前提。现在电动车起火爆炸的新闻总能引起广泛的关注。圆柱电芯是目前几种主流形态中安全性最高的，主要有三个方面的原因：

因为第一它的单体是最小的可以分散风险。

第二每个单体又由钢壳或者铝壳保护着，且每个单体都有独立的泄压装置。

第三是电池包内的圆柱电芯普遍是以蜂窝状来排列，电芯之间天然的留有空隙，电芯单体和外部之间也有很大的热交换面积。这样只要我们可以保证在任何的单体电芯发生热失控的时候，不会蔓延到周围的电芯产生连锁反应，就可以保证整包的绝对安全。对此我们普遍的做法是通过结构设计使电芯在高度方向上来定向泄压，只要保证它在侧壁方向上没有溶洞或者撕裂的，热失控所产生的热流就不会喷向相邻的电芯，导致他们也产生失效。

除了热安全之外，圆柱电芯所有单体的壳体都可以提供一定的结构刚性，又可以在受到外部冲击时形成有效的缓冲，使得形变不容易侵入电芯的内部。这使得蜂窝状排列的大圆柱电芯成为CtoP、CtoC等技术路线的理想选择。

圆柱电池支持更高能量密度的化学体系

当前电动汽车的另一个主要痛点是续航里程，它主要是由电池包的能量密度和整车的能量效率来决定的。而能量密度又和电池的稳定性或者说安全性是成反比关系。圆柱电池的高安全上限使得它可以支持更高能量密度的化学体系，例如高镍三元811正极和含硅负极等。这给我们的探索提供了足够的空间。

事实上，圆柱电芯在化学体系的使用上一直是比较激进的，例如比克早在2015年就率先量产了三元811，叫含硅负极的1860电芯。如今在量产的2170等传统圆柱电芯普遍使用的是镍含量88%甚至更高的三元正极，负极的硅复合物含量最高已经可达15%。

现在在研发的大圆柱电池还会使用在这基础上更加先进的化学体系。但是另一方面，这些体系在方形电芯或软包电芯上大规模应用却面临着很大的挑战。首先是很难将热控的烈度控制在一个安全的程度，此外使用这些体系还会有极片容易膨胀、电芯内部容易产生气体的问题，方壳或软包这些极片结构的电芯会随着使用而逐渐鼓胀，严重的影响整包的性能和安全性。但是圆柱电芯因为结构对称，可以有效地束缚住卷心在半径方向上的膨胀和内部的气压，使得电芯可以保证在整个生命周期不发生形变。这是我们在电池包的设计和使用时也十分关注的一个问题。

大圆柱产品在－30度依然可正常释放能量

另外一个制约电动车渗透率的因素是寒冷气候地区低温工况下的续航表现。在这一点上大圆柱普遍使用的三元体系和全极耳带来的低阻抗具有本质上的优势。我们的大圆柱产品在零下三十度时依然可以放出常温下百分之九十以上的电热。

关于使用寿命，现在人们最多想到的可能是循环次数3000次5000次循环。但是现在越来越多被提到的新概念是能量吞吐量和日历寿命。能量吞吐量指的是在电池的全生命周期内，每次充放电循环完成的能量交换的总和。它不但衡量了循环的次数，也充分地考虑到电池本身能量当量。而日历寿命更多体现的是电池在非使用状态下长时间存储在各种环境中保持自身性能的能力，这两个概念可以更加全面地表征电芯的使用寿命。而我们的三元电芯虽然循环次数相对较少，但是因为它自身的高能量密度，使得它在使用寿命上并不存在任何的劣势。

12分钟充可到500公里续航

而解决了上述这些问题之后，电动车与燃油车在使用体验上最后的差距也就是快充性能了。这里面又涉及到一个路线的取舍，因为电池的能量密度和快充性能也是呈负相关的。极致的能量密度和较短的充电时间又是一个鱼与熊掌的关系。我们的看法是当未来的充电可以像如今加油一样的快捷的时候，人们究竟还会不会执着于一千公里的续航，我们的快充大多是指电池从10%充到80%电量这段，这是电池的化学性质决定的，在这个范围之外并不适合快充，否则会显著地降低电池的寿命。得益于全极耳技术先进的化学体系和电芯设计能力的加持，我们面向2024年、2025年左右量产的大圆柱产品快充到80%最长不会超过20分钟，最快的可以做到12分钟以内，十几分钟就能充到四五百公里的续航，与现在燃油车的加油体验已经几乎别无二致。

这里需要特别提到一个最近非常火爆的概念，高压快充技术，需要将很多支电芯串联起来以达到比如800伏1000伏的高压。这么多的电芯串联起来对电芯的一致性提出了极高的要求，否则就会产生木桶效应。整串电芯的性能由其中最差的那只电芯决定。大圆柱电芯因为其单体的电压高，一致性好等优势使其可以非常好地匹配高压快充技术。此外，大圆柱电芯具有的其他优势，比如电热管理，可以灵活利用异形空间，高度标准化的形态，利用平台化去迭代等在此呢就不多赘述。

这里我们介绍几款比克的代表性大圆柱产品来给各位带来更直观的认识。首先是这款26105的铝壳电芯，目前正处在B样阶段，能量密度270WH/kg，配套的车型有700公里以上的续航，12分钟之内可以快充500公里以上的续航，也可以在5分钟之内充到280公里以上续航。纯快充的循环寿命有八万次以上。这款电芯将在2024年量产，届时能量密度将达到285WH/kg。这是我们46家族的几款代表产品，高度从80毫米到120毫米不等，能量密度也从275WH/kg到300WH/kg，10%-80%的快充最快的有15分钟，最慢的20分钟。还包括一些满足特殊需求的定制产品，比如快充的性能做到9分钟之内。

2025年大圆柱电芯至少占30%市场份额

接下来是前景，2021年全球电动车的销量超过700万辆，据保守的预测，到2025年这个数字将突破2000万辆，对应的动力电池的需求则超过1600GWH。根据我们已经收到的客户需求，结合行业的信息判断，大圆柱电芯会在这里面占到至少30%以上的份额，也就是约480GWH，超过了2021年全球的总需求量。

目前电动车企客户对大圆柱电池的布局大致分为以下几类：第一梯队处在量产的前夜，以Tesla公司为代表，预计于2023年正式装车投放市场；第二梯队处在实质的立项研发阶段，预计于2025年左右量产装车；第三梯队还处在收集信息、市场调研以及可行性匹配技术的阶段。

上游材料供应商的挑战和机遇

焊接质量的好坏直接决定了电芯的内阻、自放电、密封等性能，从而决定了电池包的性能。完美地焊好几百几千支电芯并不算什么挑战，难的是把成百上千万上亿只电芯几十亿次的焊接，都要保证在一个很小的范围内波动，保证电芯一致性和可靠性达到车规级的要求。其实目前可以做到这点的设备供应商还非常的少，类似的情况还存在于辊压、分切、卷绕等等工序的设备上。圆柱电芯的尺寸越做越大，意味着要卷绕更多圈的极片，而且要保证每圈的极片都要平行而且对齐，这些因素从电极的配方、原材料就要开始考虑，如何改善正负极材料本身的加工性，或者开发一些添加剂来辅助改善，就体现出了化工材料供应商的水平。

另外一个例子是随着尺寸的变大，由于锤片膨胀，外圈的极片会受到较大的张力。要解决这个问题，又对抑制硅负极的膨胀以及提高膜材和隔膜的抗拉性能提出了挑战。这些都是对上游材料供应商的挑战和机遇。接下来对电动车企的挑战，尤其是在此前相对缺乏圆柱电芯相关技术储备的，要蹚出一条全新的技术路线，包括电池管理。比如BMS要适应三元加硅负极的一个化学特性，包括热管理方案、安全设计方案等。

圆柱电芯在低碳方面的优势

最后也是最重要的，对于产业链上的每一个企业，尤其是我们动力电池制造企业的挑战，是在目前双碳战略的大背景下，对于我们的产能质量提出了更高的要求，低碳甚至零碳的工厂已经逐渐成为了标配。这要求我们大量的使用回收的材料以及使用清洁能源等。值得一提的是，圆柱电芯的高度标准化以及形态的对称性使得无论是梯次利用或是在电池回收方面都更加的具有优势。

大圆柱电池是电动汽车渗透率进一步提升的突破口

电动车最终要对标和取代的是燃油车，那么现在的当务之急是要把使用体验，比如续航快充比燃油车持平，甚至如今驾乘体验已经可以超越燃油车以后，最终的破局之道是在不断地提高可靠性的前提下来降低产品的成本。大圆柱因为自身的工艺简单和高度的标准化，以及在整包层面结构件减少重组简单等，在整体的成本上一定是有优势的，但是要想将这个优势变现，需要我们在产业链上的每个环节来共同发力来突破规模化的拐点。大圆柱电池是电动汽车渗透率的突破口，会与电动汽车产业相互成就，并同时广泛运用到储能等领域，最终将改变我们的生活，为人类社会的碳中和愿景贡献力量。

大圆柱重点产能进展

特斯拉：根据公开资料，得克萨斯的工厂将会是特斯拉第一家全面生产4680电池的工厂，年产能将是弗里蒙特工厂的数倍，预计产能超过100GWh。

松下：大圆柱电池已经实现量产并装车特斯拉。松下电器总裁楠见雄规也在百人论坛上表示，4680电池将成为未来圆柱电池的主流。4680电池是电池结构、材料上的“双创新”之作：采用大圆柱结构件，容量较2170电池高5倍。

宁德时代：已规划8条线、对应12GWh的大圆柱产能。在百人会论坛上，宁德时代表示即将推出第三代CTP技术，在相同的化学体系和同等电池包尺寸下，其电量相比4680系统可以提升13%，并将于22年四月正式发布。

亿纬锂能：根据调研纪要，大圆柱20GWh年产能2022年开建并实现小批量供货，包括4680和4695两大型号，预计2023年产能释放20GWh，2024年扩展到40GWh。

LG新能源：也开始建设一条试点生产线。LG已规划2023年开始量产，2025年120GWh产能。

保时捷、宝马、江淮、东风等车企已参与布局推动大圆柱电池的开发应用。

4680电池带来的产业机遇

从4680的结构和参数来看，和传统高镍圆柱电芯有很大的区别，正极负极添加了PVDF涂层，用更多的铝箔和铜箔保护电极材料，使得导电性更加灵敏，更关键的是无极耳的工艺，使用激光焊接技术，CTC技术，使得锂电子从阴极到阳极转换速度更快，能量密度更高。从目前方案来看，4680+CTC、宁德时代CTP+磷酸铁锂会成为未来高端车和中端车电池方面主要的领头羊。

4680电池给产业链带来的增量：

负极材料：硅替代石墨，负极的成本降低到1.2美元/千WH，相较使用石墨成本降低88%。同时，硅将增加电池20%的续航里程。据石大胜华纪要的硅碳负极最新进展，硅碳负极（SiOx-C）的掺混量预计从10%提升到15%。1GWh的4680电池消耗约750吨的硅碳负极材料。

正极材料：高镍去钴，从8系升到9系，利好高镍正极材料4680电池的正极将最大限度利用镍。正极的成本每千WH降低15%。2/3镍和1/3锰的搭配用于中长续航产品，高镍用于长续航产品。

据海通国际研报，按照目前的NCM811三元高镍体系，1GWh的4680电池消耗约3086吨的硫酸镍、413吨的硫酸钴、248吨的硫酸锰、619吨的锂LCE。特斯拉4680电池拉动最大的需求量为镍、硅、锂，其次便是锰。

隔膜及电解液：PVDF、LiFSI用量上升4680电池的正极和负极都将在隔膜上涂覆PVDF（聚偏氟乙烯树脂）。4680电池的PVDF用量由2%提升到8%。据全国能源信息平台，含2%PVDF的三元电池1GWh的PVDF用量约为20吨。由此推算含8%PVDF的4680电池1GWh的PVDF用量将提升至约80吨。LiFSI用量，占电解液的比例从＜3%提高15%以上。

碳纳米管，单壁、双壁都会用，双壁为主，双壁碳纳米管能添加到5-10%。

涂布、焊接等环节将颠覆现有工艺。随着4680普及，激光焊接有望在锂电生产过程中广泛应用。需要焊接的5道工序将增加至7道工序，其焊接点将达到方形电池的1.4倍，将利好激光焊接设备。

特别提醒：本文为投资逻辑分享，不构成投资建议。