新能源电池行业报告：4680大圆柱电池（29页）

行业报告下载 2023年05月11日 07:38 管理员

单体电池采用单侧出正、负极结构，有利于电池系统层面的电气互连。传统圆柱电池的正、负极位于彼此相反侧，因此相应的电连接部件也需要应用于电池的上、下表面，造成电池组电连接结构的复杂化。4680 电池采用无极耳设计，只有顶壳中间的极柱是正极，极柱以下的表面壳体均为负极，电池的正、负极位于相同方向，9 个电芯并联为一组，每组电芯的正极汇总后连接到下一组电芯的负极。同时，相比于传统电池采用的铝丝焊接，4680 电池的电芯和集流器采用激光焊接方式，消除了导线连接造成集流器失效的问题，减少了用于电连接的部件数量，降低了部件电阻，进而增加了电池的能量密度，利于电池尺寸的增加。大圆柱电池尺寸升级使得电池结构强度增大，能更好地适配 CTC 技术。CTC 一体化设计中，取消了电池的 pack 设计，直接将电芯或模组安装在车身上，电池既能为电源设备提供续航，也能作为结构电池成为车体结构的一部分，对车体起到支撑作用，节省空间也减轻重量（约 10%），提升了续航里程（约 14%）。在 4680+CTC 技术下，特斯拉直接取消座舱底板，以电池上盖作为替代，座椅直接安装在电池上盖上。

根据封装方式和形状不同，锂电池可以分为方形、软包、圆柱三种形态。方形电池单体容量大、结构简单、系统管理方便，但单体差异性较大、生产自动化水平较低，成组使用可能会存在电池组寿命远低于单体寿命的问题。软包电池体积小、能量密度高、散热性能优异，相同容量下，软包电池比钢壳电池或铝壳电池轻很多，然而其壳体强度比不上铝壳或钢壳，对成组技术的依赖性很强，技术难度高。圆柱电池一致性好、生产效率高，在系统层面散热能力强，尺寸升级后可改善其原本的单体能量密度低、模组所需电芯多及其导致的寿命差、管理复杂等问题。单体性能上，1）能量密度：软包>方形>圆柱，主要考虑机械件重量在质量中的占比，随电池尺寸变大，差异变小；2）散热能力：软包、方形>圆柱，圆柱电池的散热能力在系统层级，因为电池间隙更大得到改善；3）循环寿命：软包>方形>圆柱，圆柱的电解液量相对少； 4）安全性：圆柱>软包>方形，此时大圆柱需要使用镀镍钢，此处安全是个相对概念，安全阈值的绝对值在电池热失控的峰值能量下，差异不明显；5）充放电倍率：圆柱>方形>软包； 6）成本优势：圆柱>方形>软包。系统性能上，1）成组效率：圆柱、方形>软包，圆柱、方形、软包模组/系统成组效率分别为 87%/65%、89%/70%、85%/60%；2）可靠性:方形>圆柱>软包；软包封口边漏液是主要的市场失效表现；3）生产效率：圆柱>方形>软包；4）一致性：圆柱>方形>软包；5）成本优势：模块、电池包成组后圆柱成本优势逐渐削弱。