新能源电池行业研究报告：电芯大型化趋势明确，大圆柱路线（55页）

行业报告下载 2022年04月29日 07:09 管理员

圆柱电池制造工艺较为成熟，生产效率高，产品一致性高。由于圆柱电池在镍氢电池和消费类电子产品（3C）锂离子电池上得到了长期的应用，业界积累了大量的生产设计经验，因此有较为成熟的自动生产线及设备。此外，圆柱电池是以卷绕的方式进行制造，卷绕工艺可以通过加快转速从而提高电芯生产效率，而叠片工艺的效率提高受限，圆柱电池生产效率较高。在卷绕过程中，为保证电芯组装成的电池具有高一致性，需要对卷绕张力进行控制，张力波动会使得卷绕出的电芯产生不均匀的拉伸形变，严重影响产品的一致性。目前国内领先企业圆柱电池张力波动控制在 3%以下，大批量生产的圆柱电池产品一致性高。受益于圆柱电池热失控传播阻断特性、密封性好和产品一致性高，圆柱电池在安全性方面优势明显。由于方形、软包电池具有平直表面，其组成模组后平面常处于紧密接触状态，在热失控时，侧向方向上热量传递明显，而圆柱电池由于其弧形表面，在充分接触时仍存在较大间隙，一定程度上抑制了电池之间热量传递，因此圆柱电池可以在一定程度上阻止热失控蔓延。

同时，由于圆柱电池单体能量低，可以减少热失控蔓延初期的能量释放总量，且圆柱电池的密封性较软包好，不易发生漏液现象，因此圆柱电池在安全性方面优势明显。此外，圆柱电池一致性高，可以一定程度上避免由于电池不一致导致的过充、过放和局部过热的危险。受益于圆柱结构体本身的材料力学性能，圆柱电池和高镍材料、硅碳负极材料兼容性良好，对材料应用具有包容性。为提高电池能量密度，高镍正极材料和硅碳负极材料被应用到电池材料体系，但高镍材料较差的热稳定性和硅碳材料较高的体积膨胀率对动力电池的安全性带来了考验。相较于方形电池和软包电池，圆柱电池结构体本身强度更高，对硅碳负极膨胀的容忍度较高，且圆柱电池的热失控传播阻断特性可以在一定程度上弥补高镍材料热稳定性差的缺点，因此在应用高镍材料和硅碳负极材料方面，圆柱电池优势明显。圆柱大型化可以提高成组效率，弥补小圆柱电池成组效率低的不足。根据钜大锂电数据，目前行业内圆柱形电池的模组成组效率约为 87%，系统成组约为 65%，而方形电池则分别为 89%和 70%，圆柱电池成组效率较低。圆柱电池直径变大后，动力电池支架板和集流片的孔径变大，相应重量减轻，此外，动力电池包中电芯数量的减少可以减少结构件用量，在提高电池能量密度的同时提高成组效率。