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，疊加下游特斯拉、寶馬、通用等車企的積極布局，動力電池市場對46系列大圓柱的需求不斷加大。預(yù)計到2025年，全球4系大圓柱動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)基本上遵循市場化的發(fā)展模式，各企業(yè)面向市場自主經(jīng)營，政府職能部門進行產(chǎn)業(yè)宏觀調(diào)控，行業(yè)協(xié)會進行自律規(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；制定并組織實施工業(yè)的行業(yè)規(guī)劃、計劃和產(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)測分析工業(yè)運行態(tài)勢，統(tǒng)計并發(fā)布相關(guān)信息；負責(zé)中小企業(yè)發(fā)展的宏觀指導(dǎo)，會同有關(guān)部門擬訂促進中小企業(yè)發(fā)展和非國有經(jīng)濟發(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。

中國電池工業(yè)協(xié)會、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會是4680圓柱電池制造行業(yè)的自律組織，中國電池工業(yè)協(xié)會成立于 1988 年，經(jīng)國家民政部注冊批準，具有法人資格，為跨地區(qū)、跨部門、跨所有制的國家一級協(xié)會。中國電池工業(yè)協(xié)會的主管部門是國有資產(chǎn)管理監(jiān)督委員會，同時接受國家民政部和中國輕工業(yè)聯(lián)合會的管理。協(xié)會主要職能為對電池工業(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)品標準，組織有關(guān)科研項目和技術(shù)改造項目的鑒定，開展技術(shù)咨詢、信息統(tǒng)計、信息交流、人才培訓(xùn)，為行業(yè)培育市場，組織國際國內(nèi)電池展覽會，協(xié)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)、銷售和出口工作中的問題。中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會是經(jīng)中華人民共和國民政部注冊登記的國家一級行業(yè)協(xié)會，該協(xié)會主要業(yè)務(wù)范圍包括向政府反映會員單位的愿望和要求，向會員單位傳達政府的有關(guān)政策、法律、法規(guī)并協(xié)助貫徹落實；負責(zé)開展對行業(yè)國內(nèi)外技術(shù)、經(jīng)濟和市場信息的采集、分析和交流工作，依法開展行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營統(tǒng)計與分析工作，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)范市場行為，制定、修訂行業(yè)的國家標準和行業(yè)標準，并推進標準的貫徹實施；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；開展對行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測和評比工作。

2、國家層面相關(guān)政策

近年來，我國頒發(fā)了大量的政策，支持圓柱電池等動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鼓勵企業(yè)加強技術(shù)創(chuàng)新。如2024年1月，國家發(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)于加強新能源汽車與電網(wǎng)融合互動的實施意見》，提出要加大動力電池關(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)的有序競爭及健康發(fā)展營造了良好的制度環(huán)境，對進一步擴大市場需求、推動行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)增長具有重要作用。

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，圓柱電池等動力電池產(chǎn)業(yè)也受到了貴州、云南昆明等多個地區(qū)的大力支持，利好政策相繼出臺，鼓勵企業(yè)加強關(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)展三年行動方案（2022—2024年）》，提出在磷鎳錳系正極材料、硅碳負極材料、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、硅碳負極為4680圓柱電池重要原材料之一，一系列政策的出臺將推動高鎳正極、硅碳負極等核心原材料進一步實現(xiàn)突破，加快4680圓柱電池量產(chǎn)進程。

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、結(jié)構(gòu)工程、電子設(shè)計及軟件開發(fā)等多個領(lǐng)域。4680圓柱電池產(chǎn)品作為定制化的產(chǎn)品，必須針對不同客戶的具體需求進行研發(fā)、設(shè)計和生產(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行預(yù)鍍鎳處理來增強耐腐蝕性，而當前預(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、認證壁壘

4680圓柱電池是動力電池的一種，下游應(yīng)用領(lǐng)域為新能源汽車，而車企對動力電池廠商進入其供應(yīng)鏈體系具有嚴格的審核標準。國內(nèi)外知名企業(yè)的采購策略基本都采用合格供應(yīng)商認證制度，通過制度化的開發(fā)、認證與評估體系，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)等均能達到認證要求后，才會與之建立長期、穩(wěn)定的供應(yīng)關(guān)系。認證主要包括企業(yè)認證、產(chǎn)品認證和產(chǎn)線認證三項內(nèi)容。一般來說，車企為控制產(chǎn)品品質(zhì)和管理成本，動力電池的供應(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。這種機制對管理能力不強、生產(chǎn)控制不嚴格的市場競爭者形成了較高的進入壁壘。

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，開啟了純電動車大規(guī)模使用圓柱形電池的商業(yè)化時代。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圓柱電池為市場最主流的電池型號。

隨著技術(shù)競爭加劇，圓柱電池亟需新突破。2019年，特斯拉申請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)的改進和創(chuàng)新。根據(jù)特斯拉對外公布的數(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、負極、電解液、隔膜仍是4680圓柱電池主要原材料。但與傳統(tǒng)動力電池不同，4680圓柱電池對正負極材料更加嚴苛，與高鎳正極材料、硅碳負極材料更加適配。4680圓柱電池的突破對新能源汽車產(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，全球新能源車企正不斷加強電池等核心技術(shù)研發(fā)，以促進新能源汽車性能不斷提升。中國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

北京當升材料科技股份有限公司

湖南長遠鋰科股份有限公司

南通瑞翔新材料有限公司

負極材料

貝特瑞新材料集團股份有限公司

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

寧德時代新能源科技股份有限公司

江蘇蔚藍鋰芯股份有限公司

深圳市比克動力電池有限公司

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，已成為具有全球競爭力的鋰電池平臺公司，同時擁有消費電池、動力電池、儲能電池核心技術(shù)和全面解決方案。2023年上半年億緯鋰能實現(xiàn)營業(yè)收入229.8億元，與上年同期相比增長53.93%，其中動力電池實現(xiàn)營業(yè)收入121.2億元，與上年同期相比增長71.92%。

億緯鋰能是國內(nèi)率先掌握圓柱電池技術(shù)的廠商之一，實現(xiàn)了包括高比能材料體系技術(shù)、全極耳連接技術(shù)、大圓柱平臺工藝技術(shù)、熱蔓延安全控制技術(shù)在內(nèi)的多項新型技術(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”等多項專利。同時億緯鋰能46系列大圓柱電池商業(yè)化進程取得階段性成果，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)線運轉(zhuǎn)良好，并陸續(xù)在國內(nèi)外更多車企上實現(xiàn)定點，現(xiàn)已取得未來 5 年客戶意向性訂單合計約472.31GWh。

（2）寧德時代新能源科技股份有限公司

寧德時代主要從事動力電池及儲能電池的研發(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)勢及前瞻性研發(fā)布局。在新能源汽車領(lǐng)域，寧德時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，寧德時代實現(xiàn)營業(yè)收入1892.46億元，同比增長67.52%。其中動力電池系統(tǒng)營業(yè)收入為1394.2億元，同比增長76.16%。在大圓柱電池領(lǐng)域，寧德時代已經(jīng)成功研發(fā)4680、4695等大圓柱電池。2022年9月，寧德時代宣布，與寶馬集團達成一項長期協(xié)議，從2025年開始，將為寶馬集團“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，疊加下游特斯拉、寶馬、通用等車企的積極布局，動力電池市場對46系列大圓柱的需求不斷加大。預(yù)計到2025年，全球4系大圓柱動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，直接帶動動力電池需求爆發(fā)式增長。2023年我國新能源產(chǎn)銷分別完成958.7萬輛和949.5萬輛，同比分別增長35.8% 和37.9%，預(yù)計2024年中國新能源汽車銷量將達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、高硅負極、CTC等技術(shù)下，最高可實現(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、更低的制造成本，是國際頭部車企的重要選擇，且已得到更多主流車企的認可，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

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

2. 不利因素

（1）原材料價格波動風(fēng)險

2022年以來，受新冠疫情、國際政治經(jīng)濟形勢、市場供求、市場預(yù)期等多重因素影響，鋰、鎳、錳等原材料價格波動較大，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

動力電池分為方形電池、圓柱電池及軟包電池，目前國內(nèi)市場方形電池占據(jù)主導(dǎo)地位，乘聯(lián)會數(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圓柱電池是一個技術(shù)密集型行業(yè)，行業(yè)技術(shù)人員相對稀缺，不利于行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

八、競爭格局

自2020年9月4680電池在特斯拉“電池日”上首次亮相后，海外動力電池企業(yè)包括松下、LG新能源、三星SDI，國內(nèi)動力電池企業(yè)包括億緯鋰能、比克、蜂巢能源等均開始爭相布局，行業(yè)競爭日趨激烈。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)有望打破原有競爭格局，成為 4680 圓柱電池產(chǎn)業(yè)鏈核心受益公司。

九、發(fā)展趨勢

46系列大圓柱電池是動力電池技術(shù)升級的重要方向，吸引了松下、寧德時代、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46系列圓柱電池項目建設(shè)，未來隨著技術(shù)不斷突破及項目逐步投產(chǎn)，46系列大圓柱電池產(chǎn)能將不斷釋放，截至2023年4月，國內(nèi)外布局大圓柱電池企業(yè)超50家，其中達GWh級別產(chǎn)能規(guī)劃的企業(yè)超15家，全球大圓柱電池產(chǎn)能規(guī)劃合計超350GWh。

隨著動力電池產(chǎn)業(yè)競爭逐漸白熱化，46系列大圓柱電池的量產(chǎn)將會為產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)帶來全新機遇。46系列圓柱電池由于制造門檻提升，對結(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)，對激光切割的速度和精度要求更為嚴格，將為電池激光設(shè)備帶來新的增長點。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。