摘要：相較于傳統(tǒng)的圓柱電池，4680大圓柱電池具有更高的能量密度、更大的容量、以及更穩(wěn)定的性能。未來，46系列圓柱電池憑借本身成本、性能、制造效率與安全上的優(yōu)勢(shì)，疊加下游特斯拉、寶馬、通用等車企的積極布局，動(dòng)力電池市場(chǎng)對(duì)46系列大圓柱的需求不斷加大。預(yù)計(jì)到2025年，全球4系大圓柱動(dòng)力電池需求量有望超150GWh。

一、定義及分類

圓柱電池是鋰離子電池的一種，其外形為圓柱形，由正極、負(fù)極、電解液和隔膜層組成。圓柱電池按大小大致可分為1865圓柱電池、2170圓柱電池、4680圓柱電池三類。

二、行業(yè)政策

1、主管部門和監(jiān)管體制

4680圓柱電池行業(yè)基本上遵循市場(chǎng)化的發(fā)展模式，各企業(yè)面向市場(chǎng)自主經(jīng)營(yíng)，政府職能部門進(jìn)行產(chǎn)業(yè)宏觀調(diào)控，行業(yè)協(xié)會(huì)進(jìn)行自律規(guī)范。行業(yè)的主管部門是工信部，主要職責(zé)包括：提出新型工業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略和政策；制定并組織實(shí)施工業(yè)的行業(yè)規(guī)劃、計(jì)劃和產(chǎn)業(yè)政策，提出優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、結(jié)構(gòu)的政策建議，起草相關(guān)法律法規(guī)草案，制定規(guī)章；監(jiān)測(cè)分析工業(yè)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，統(tǒng)計(jì)并發(fā)布相關(guān)信息；負(fù)責(zé)中小企業(yè)發(fā)展的宏觀指導(dǎo)，會(huì)同有關(guān)部門擬訂促進(jìn)中小企業(yè)發(fā)展和非國(guó)有經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有關(guān)政策和措施，協(xié)調(diào)解決有關(guān)重大問題等。

中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)是4680圓柱電池制造行業(yè)的自律組織，中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)成立于 1988 年，經(jīng)國(guó)家民政部注冊(cè)批準(zhǔn)，具有法人資格，為跨地區(qū)、跨部門、跨所有制的國(guó)家一級(jí)協(xié)會(huì)。中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)的主管部門是國(guó)有資產(chǎn)管理監(jiān)督委員會(huì)，同時(shí)接受國(guó)家民政部和中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)的管理。協(xié)會(huì)主要職能為對(duì)電池工業(yè)的政策提出建議，起草電池工業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和電池產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，組織有關(guān)科研項(xiàng)目和技術(shù)改造項(xiàng)目的鑒定，開展技術(shù)咨詢、信息統(tǒng)計(jì)、信息交流、人才培訓(xùn)，為行業(yè)培育市場(chǎng)，組織國(guó)際國(guó)內(nèi)電池展覽會(huì)，協(xié)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)、銷售和出口工作中的問題。中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)是經(jīng)中華人民共和國(guó)民政部注冊(cè)登記的國(guó)家一級(jí)行業(yè)協(xié)會(huì)，該協(xié)會(huì)主要業(yè)務(wù)范圍包括向政府反映會(huì)員單位的愿望和要求，向會(huì)員單位傳達(dá)政府的有關(guān)政策、法律、法規(guī)并協(xié)助貫徹落實(shí)；負(fù)責(zé)開展對(duì)行業(yè)國(guó)內(nèi)外技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)信息的采集、分析和交流工作，依法開展行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)統(tǒng)計(jì)與分析工作，開展行業(yè)調(diào)查，向政府部門提出制定行業(yè)政策和法規(guī)等方面的建議；組織訂立行規(guī)行約，并監(jiān)督執(zhí)行，協(xié)助政府規(guī)范市場(chǎng)行為，制定、修訂行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實(shí)施；協(xié)助政府組織編制行業(yè)發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策；開展對(duì)行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)比工作。

2、國(guó)家層面相關(guān)政策

近年來，我國(guó)頒發(fā)了大量的政策，支持圓柱電池等動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。如2024年1月，國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部等四部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)融合互動(dòng)的實(shí)施意見》，提出要加大動(dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在不明顯增加成本基礎(chǔ)上將動(dòng)力電池循環(huán)壽命提升至3000次及以上，攻克高頻度雙向充放電工況下的電池安全防控技術(shù)。一系列法律法規(guī)及行業(yè)政策的推出，為行業(yè)的有序競(jìng)爭(zhēng)及健康發(fā)展?fàn)I造了良好的制度環(huán)境，對(duì)進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)需求、推動(dòng)行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)增長(zhǎng)具有重要作用。

3、地方層面相關(guān)政策

在新能源汽車快速發(fā)展的背景下，圓柱電池等動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)也受到了貴州、云南昆明等多個(gè)地區(qū)的大力支持，利好政策相繼出臺(tái)，鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。2022年12月，昆明市人民政府發(fā)布的《昆明市新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)方案（2022—2024年）》，提出在磷鎳錳系正極材料、硅碳負(fù)極材料、電池輔助材料等領(lǐng)域突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)。高鎳正極、硅碳負(fù)極為4680圓柱電池重要原材料之一，一系列政策的出臺(tái)將推動(dòng)高鎳正極、硅碳負(fù)極等核心原材料進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)突破，加快4680圓柱電池量產(chǎn)進(jìn)程。

三、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

4680圓柱電池領(lǐng)域涵蓋了多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，不僅涉及電化學(xué)領(lǐng)域的各種研究成果和技術(shù)創(chuàng)新，還涉及到模具設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)工程、電子設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域。4680圓柱電池產(chǎn)品作為定制化的產(chǎn)品，必須針對(duì)不同客戶的具體需求進(jìn)行研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，因此企業(yè)必須具有深厚的綜合技術(shù)積淀。此外，大圓柱電池通常采用鋼殼作為封裝殼體，而鋰電池鋼殼的原材料鋼帶需要進(jìn)行預(yù)鍍鎳處理來增強(qiáng)耐腐蝕性，而當(dāng)前預(yù)鍍鎳環(huán)節(jié)主要被新日鐵、東洋鋼板等日本廠商所壟斷。

2、認(rèn)證壁壘

4680圓柱電池是動(dòng)力電池的一種，下游應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樾履茉雌?，而車企?duì)動(dòng)力電池廠商進(jìn)入其供應(yīng)鏈體系具有嚴(yán)格的審核標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)的采購(gòu)策略基本都采用合格供應(yīng)商認(rèn)證制度，通過制度化的開發(fā)、認(rèn)證與評(píng)估體系，確定企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程、管理能力、產(chǎn)品品質(zhì)等均能達(dá)到認(rèn)證要求后，才會(huì)與之建立長(zhǎng)期、穩(wěn)定的供應(yīng)關(guān)系。認(rèn)證主要包括企業(yè)認(rèn)證、產(chǎn)品認(rèn)證和產(chǎn)線認(rèn)證三項(xiàng)內(nèi)容。一般來說，車企為控制產(chǎn)品品質(zhì)和管理成本，動(dòng)力電池的供應(yīng)商數(shù)量保持在少數(shù)幾家，并一旦形成合作，很難再次更換供應(yīng)商。這種機(jī)制對(duì)管理能力不強(qiáng)、生產(chǎn)控制不嚴(yán)格的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者形成了較高的進(jìn)入壁壘。

3、量產(chǎn)壁壘

4680圓柱電池最早由特斯拉在2020年9月提出，但由于電芯生產(chǎn)中的“干式涂布”工藝遲遲無法投入大規(guī)模量產(chǎn)，特斯拉4680電芯自2022年投產(chǎn)后一直都處于小批量生產(chǎn)階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，其余企業(yè)也處于小批量出貨、送樣階段。

四、發(fā)展歷程

圓柱電池最早出現(xiàn)在1991年前后，是日本索尼研制的1865圓柱電池，即直徑為18mm、長(zhǎng)度為65mm的圓柱形鋰電池。1994年松下開始研發(fā)生產(chǎn)圓柱形鋰電池， 2008年特斯拉上市的首款車型Roadster采用了松下的1865圓柱電池，開啟了純電動(dòng)車大規(guī)模使用圓柱形電池的商業(yè)化時(shí)代。2017年特斯拉與松下聯(lián)合研發(fā)的2170圓柱電池開始量產(chǎn)，并成功應(yīng)用于Model 3車型上，2170圓柱電池較1865圓柱電池能量密度與單體容量獲得了明顯提升，充電速度更快，生產(chǎn)成本更低。目前在新能源汽車應(yīng)用中，2170圓柱電池為市場(chǎng)最主流的電池型號(hào)。

隨著技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)加劇，圓柱電池亟需新突破。2019年，特斯拉申請(qǐng)4680大圓柱專利。2020年9月，特斯拉推出了4680圓柱電池，規(guī)格為直徑46mm*長(zhǎng)度80mm，采用大電芯+全極耳+干電池技術(shù)，是電池形態(tài)的改進(jìn)和創(chuàng)新。根據(jù)特斯拉對(duì)外公布的數(shù)據(jù)，相較于2170圓柱電池，4680圓柱電池能量提升了5倍，充放電功率提升了6倍，續(xù)航能力增加16%。

五、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

4680圓柱電池產(chǎn)業(yè)鏈上游包括原材料、生產(chǎn)設(shè)備等，正極、負(fù)極、電解液、隔膜仍是4680圓柱電池主要原材料。但與傳統(tǒng)動(dòng)力電池不同，4680圓柱電池對(duì)正負(fù)極材料更加嚴(yán)苛，與高鎳正極材料、硅碳負(fù)極材料更加適配。4680圓柱電池的突破對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義，有利于降低新能源汽車生產(chǎn)成本，提升續(xù)航能力。在“雙碳”戰(zhàn)略下，發(fā)展新能源汽車已成為全球普遍共識(shí)，全球新能源車企正不斷加強(qiáng)電池等核心技術(shù)研發(fā)，以促進(jìn)新能源汽車性能不斷提升。中國(guó)4680圓柱電池產(chǎn)業(yè)鏈如下圖所示：

4680圓柱電池行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

正極材料

寧波容百新能源科技股份有限公司

北京當(dāng)升材料科技股份有限公司

湖南長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科股份有限公司

南通瑞翔新材料有限公司

負(fù)極材料

貝特瑞新材料集團(tuán)股份有限公司

寧波杉杉股份有限公司

上海璞泰來新能源科技股份有限公司

廣東凱金新能源科技股份有限公司

隔膜

云南恩捷新材料股份有限公司

深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司

河北金力新能源科技股份有限公司

中材科技股份有限公司

電解液

廣州天賜高新材料股份有限公司

深圳新宙邦科技股份有限公司

珠海市賽緯電子材料股份有限公司

香河昆侖新能源材料股份有限公司

寧波杉杉股份有限公司

江蘇瑞泰新能源材料股份有限公司

上游

惠州億緯鋰能股份有限公司

寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司

江蘇蔚藍(lán)鋰芯股份有限公司

深圳市比克動(dòng)力電池有限公司

中游

新能源汽車

下游

2、行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)分析

（1）惠州億緯鋰能股份有限公司

惠州億緯鋰能股份有限公司成立于2001年，于2009年在深圳創(chuàng)業(yè)板首批上市，已成為具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的鋰電池平臺(tái)公司，同時(shí)擁有消費(fèi)電池、動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池核心技術(shù)和全面解決方案。2023年上半年億緯鋰能實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入229.8億元，與上年同期相比增長(zhǎng)53.93%，其中動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入121.2億元，與上年同期相比增長(zhǎng)71.92%。

億緯鋰能是國(guó)內(nèi)率先掌握?qǐng)A柱電池技術(shù)的廠商之一，實(shí)現(xiàn)了包括高比能材料體系技術(shù)、全極耳連接技術(shù)、大圓柱平臺(tái)工藝技術(shù)、熱蔓延安全控制技術(shù)在內(nèi)的多項(xiàng)新型技術(shù)的研發(fā)突破，在電池和系統(tǒng)方面完成了大圓柱電池核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，取得了“一種新型結(jié)構(gòu)圓柱型離子電池”、“正極柱和正極集流盤的組裝結(jié)構(gòu)、電池、電池模組及電池包”等多項(xiàng)專利。同時(shí)億緯鋰能46系列大圓柱電池商業(yè)化進(jìn)程取得階段性成果，目前公司已經(jīng)完成了46系列三元高比能電池部分產(chǎn)能建設(shè)，產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)良好，并陸續(xù)在國(guó)內(nèi)外更多車企上實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)，現(xiàn)已取得未來 5 年客戶意向性訂單合計(jì)約472.31GWh。

（2）寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司

寧德時(shí)代主要從事動(dòng)力電池及儲(chǔ)能電池的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，在電池材料、電池系統(tǒng)、電池回收等產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域擁有核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)及前瞻性研發(fā)布局。在新能源汽車領(lǐng)域，寧德時(shí)代已形成包括高能量密度的三元高鎳電池、三元高壓中鎳電池以及高性價(jià)比的磷酸鐵鋰電池等在內(nèi)的產(chǎn)品系列。2023年上半年，寧德時(shí)代實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入1892.46億元，同比增長(zhǎng)67.52%。其中動(dòng)力電池系統(tǒng)營(yíng)業(yè)收入為1394.2億元，同比增長(zhǎng)76.16%。在大圓柱電池領(lǐng)域，寧德時(shí)代已經(jīng)成功研發(fā)4680、4695等大圓柱電池。2022年9月，寧德時(shí)代宣布，與寶馬集團(tuán)達(dá)成一項(xiàng)長(zhǎng)期協(xié)議，從2025年開始，將為寶馬集團(tuán)“新世代”車型架構(gòu)的純電車型供應(yīng)圓柱電池，產(chǎn)品將由中國(guó)和歐洲兩座電池工廠生產(chǎn)，每座工廠將為寶馬供應(yīng)產(chǎn)能20GWh。

六、行業(yè)現(xiàn)狀

2022年以來，作為近年來備受關(guān)注的技術(shù)路線之一，46系列大圓柱電池在量產(chǎn)方面上演 “加速度”。未來，46系列圓柱電池憑借本身成本、性能、制造效率與安全上的優(yōu)勢(shì)，疊加下游特斯拉、寶馬、通用等車企的積極布局，動(dòng)力電池市場(chǎng)對(duì)46系列大圓柱的需求不斷加大。預(yù)計(jì)到2025年，全球4系大圓柱動(dòng)力電池需求量有望超150GWh。

七、發(fā)展因素

1、有利因素

（1）新能源汽車蓬勃發(fā)展

新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，直接帶動(dòng)動(dòng)力電池需求爆發(fā)式增長(zhǎng)。2023年我國(guó)新能源產(chǎn)銷分別完成958.7萬輛和949.5萬輛，同比分別增長(zhǎng)35.8% 和37.9%，預(yù)計(jì)2024年中國(guó)新能源汽車銷量將達(dá)1150萬輛，新能源汽車發(fā)展空間巨大，為4680大圓柱電池發(fā)展提供廣闊的空間。

（2）4680大圓柱電池性能更加優(yōu)異

相較于傳統(tǒng)的圓柱電池，4680大圓柱電池具有更高的能量密度、更大的容量、以及更穩(wěn)定的性能。根據(jù)特斯拉對(duì)外公布的數(shù)據(jù)，相較于2170圓柱電池，4680圓柱電池能量提升了5倍，充放電功率提升了6倍，續(xù)航能力增加16%；此外隨著單體電芯容量的擴(kuò)大，可減少圓柱電池單體數(shù)量與內(nèi)部所使用的輔助結(jié)構(gòu)件，不僅降低了BMS管理難度，還減少了系統(tǒng)成本，4680圓柱電池相較于2170，生產(chǎn)成本可減少14%，在配合高鎳正極、高硅負(fù)極、CTC等技術(shù)下，最高可實(shí)現(xiàn)降低56%的生產(chǎn)成本。46 系列大圓柱電池憑借其在安全性能優(yōu)勢(shì)、更低的制造成本，是國(guó)際頭部車企的重要選擇，且已得到更多主流車企的認(rèn)可，將成為下一代電池技術(shù)重要發(fā)展方向。

（3）產(chǎn)業(yè)政策支持

動(dòng)力電池作為新能源汽車的重要組成部分，受到世界各國(guó)政府的高度重視和大力扶持。近年來，我國(guó)發(fā)布了大量的動(dòng)力電池與新能源汽車相關(guān)政策，鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，加快前沿技術(shù)攻關(guān)，提升電池性能。4680大圓柱電池作為動(dòng)力電池創(chuàng)新技術(shù)，兼具性能與成本優(yōu)勢(shì)，也將受益于政策支持。

2. 不利因素

（1）原材料價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)

2022年以來，受新冠疫情、國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)形勢(shì)、市場(chǎng)供求、市場(chǎng)預(yù)期等多重因素影響，鋰、鎳、錳等原材料價(jià)格波動(dòng)較大，將直接影響到4680圓柱電池產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)面臨較大不確定性，給4680圓柱電池的量產(chǎn)帶來一定的影響。

（2）方形電池性能不斷優(yōu)化

動(dòng)力電池分為方形電池、圓柱電池及軟包電池，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方形電池占據(jù)主導(dǎo)地位，乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2023年1-8月，新能源汽車領(lǐng)域，方形電池配套占比92.4%，圓柱形電芯配套占比4.5%。許多企業(yè)的研發(fā)重心仍是方形電池，且隨著我國(guó)企業(yè)不斷加大研發(fā)投入，方形電池技術(shù)取得了很大的突破，性能持續(xù)優(yōu)化，成本不斷下降，如寧德時(shí)代推出了性能更優(yōu)異的麒麟電池，這給4680圓柱電池發(fā)展帶來了較大的壓力。

（3）技術(shù)仍有待突破

目前，4680大圓柱電池在激光焊接、注液、分切等環(huán)節(jié)仍存在技術(shù)難度，關(guān)鍵技術(shù)尚不成熟，同時(shí)受到正極擠壓、電池延壓等問題，產(chǎn)品良品率偏低，制約著大圓柱電池的大規(guī)模量產(chǎn)。此外4680圓柱電池是一個(gè)技術(shù)密集型行業(yè)，行業(yè)技術(shù)人員相對(duì)稀缺，不利于行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

八、競(jìng)爭(zhēng)格局

自2020年9月4680電池在特斯拉“電池日”上首次亮相后，海外動(dòng)力電池企業(yè)包括松下、LG新能源、三星SDI，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)包括億緯鋰能、比克、蜂巢能源等均開始爭(zhēng)相布局，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。主流電池大廠正在大力攻關(guān)4680圓柱電池配套的全極耳、CTC、激光焊接等關(guān)鍵技術(shù)。未來率先突破關(guān)鍵配套技術(shù)的電池企業(yè)有望打破原有競(jìng)爭(zhēng)格局，成為 4680 圓柱電池產(chǎn)業(yè)鏈核心受益公司。

九、發(fā)展趨勢(shì)

46系列大圓柱電池是動(dòng)力電池技術(shù)升級(jí)的重要方向，吸引了松下、寧德時(shí)代、比亞迪等海內(nèi)外眾多電池企業(yè)布局，目前各主流電池廠商正積極推進(jìn)46系列圓柱電池項(xiàng)目建設(shè)，未來隨著技術(shù)不斷突破及項(xiàng)目逐步投產(chǎn)，46系列大圓柱電池產(chǎn)能將不斷釋放，截至2023年4月，國(guó)內(nèi)外布局大圓柱電池企業(yè)超50家，其中達(dá)GWh級(jí)別產(chǎn)能規(guī)劃的企業(yè)超15家，全球大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃合計(jì)超350GWh。

隨著動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸白熱化，46系列大圓柱電池的量產(chǎn)將會(huì)為產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)帶來全新機(jī)遇。46系列圓柱電池由于制造門檻提升，對(duì)結(jié)構(gòu)件與生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。如在激光設(shè)備領(lǐng)域，46系列圓柱電池多采用全極耳技術(shù)，對(duì)激光切割的速度和精度要求更為嚴(yán)格，將為電池激光設(shè)備帶來新的增長(zhǎng)點(diǎn)。未來隨著46系列圓柱電池不斷發(fā)展，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備、原材料需求將不斷增長(zhǎng)。