大圆柱电池来到应用拐点，宝马占得先机？

大圆柱电池的到来，会改变市场格局么？

以0助跑方式冲上54°陡坡、调头，惊艳亮相上海车展的BMW新世代概念车，除了惊人的18000N·m轮端扭矩与可产生1.2吨下压力的主动空气动力学系统“空气推进器”，其搭载的全新动力电池，反而更具看点。

2024财年，宝马集团销量、营收、利润皆降，大规模刹车召回和中国市场销量下滑都是宝马“流年不利”的具象写照，但宝马也在酝酿着新一轮的产品攻势。

研发投入还在增加，2024年宝马集团研发投入为91亿欧元，同比增长17.1%，约占总营收的6.4%。

未来三年，宝马集团还计划推出40款新车，其中至少两款为“Neue Klasse”车型，它们的特点之一，便是会搭载最新的46系大圆柱电池。

46系大圆柱电池的概念最早由特斯拉在2020年电池日上提出。电池采用圆柱钢壳，直径46mm，高度80mm，定名4680。

相较2170电池，4680电池电芯的体积扩容5倍，能量密度提高约16%，达到300Wh/kg。搭载4680电池，特斯拉Model Y的续航可提升14%。

宝马集团发布的46系大圆柱电池，这一数据则可能超过350Wh/kg，电池能量密度提升约为20%。结合第六代eDrive电驱系统与800V高压平台，搭载46系大圆柱电池后，新车续航预计可提升30%。

车辆续航的提升，也来自电池与车身底盘集成后，结构件冗余的减少。采用圆柱钢壳的结构，大圆柱电池拥有更高的结构强度，抗冲击变形的能力强，特斯拉将4680电池与车身进行一体化集成后，还可使车辆减重10%。

宝马第六代电池，也即46系大圆柱电池，同样采用车身电池一体化设计，不过先采用CTP (Cell to Pack)方式，将大圆柱电芯直接集成到电池包中，再通过“电池车身一体化”（Pack to Open Body）技术，使电池包与车身结构融合为整体。

将“车身电池一体化”切分为两个环节，可能是为了发挥宝马大圆柱电池设计的灵活性。宝马46系电池将会有两种规格，95mm高度电池用于轿跑车型，120mm用于SUV车型。

对比当下占据市场主流的方形电芯电池包，大圆柱电池在充电效率方面也具备明显优势。

因为内部离子扩散路径长，方形电池高倍率充电时的冷却压力较高，例如宁德时代麒麟电池，要依赖高效的液冷系统，才可支持4C以上的充电倍率。

采用无极耳（全极耳）设计，46系电池内部电流路径较短，内阻降低80%以上，减少了充放电过程中的发热损耗，使4C快充在大圆柱电池上的应用更为从容。

如果再结合800V高压平台，宝马新世代车型在搭载46系大圆柱电池后，充电速度能提高30%，最快充电10分钟，即可补充300km续航。

当全极耳设计减少局部过热后，大圆柱电池的循环寿命也会提升，能够达到2000次以上。而采用方形电芯的麒麟电池，需电解液添加剂和布置优化，高能量密度的三元锂电池循环寿命才可达到1500-2000次。

相较于麒麟电池超过200Ah的单体容量，特斯拉4680电池单体容量仅为25Ah，即使发生热失控，因为能量释放分散，配合定向泄压阀，也更易控制蔓延。

同时，圆柱单体间的空隙利于冷却液或空气流动，热量分布更均匀，降低热失控风险，拥有更从容的热管理布置，例如宝马就可以在大圆柱电池内部采用简洁又高效的蛇形冷却通道。

大圆柱电池并非带来单一性能的提升，而是能量密度（续航）、充电速度、安全性的全方位优化。宁德时代董事长曾毓群毫不掩饰对大圆柱电池的期盼：“大圆柱将统治高端市场，未来全球每4辆电车就有1辆用它。”

早在2022年财报发布之际，宁德时代就表示，公司已应客户要求，研发出4680、4695等大圆柱电池。

其中4695自然是对应宝马的大圆柱电池，并且宁德时代从2026年开始，将陆续在全球和中国市场为宝马“新世代”车型供应大圆柱电池。其实宝马第六代动力电池项目已于2024年底在宝马沈阳生产基地启动试生产。

为了克服大圆柱电池电芯技术与生产工艺的挑战，宝马展开的供应商合作布局中，还包括亿纬锂能等中国电池厂商。

特斯拉的合作伙伴、圆柱电池的资深玩家松下也已经在日本和歌山与美国堪萨斯州分别规划了10GWh与80GWh的产能。

韩国LG新能源、三星SDI同样在美国与韩国本土规划了大圆柱电池产能，主要客户为特斯拉、Rivian。

蔚来在2023 NIO Day上发布的全新120kWh电池包，同样采用46系大圆柱电池（46105）。

不过，在大圆柱电池上，特斯拉特立独行地选择了干法电极，因为马斯克期望“4680电池是革命性的，能让电车成本直降50%”。

通过收购Maxwell，特斯拉获得PTFE粘结剂技术等干法电极核心专利，无需使用溶剂（如NMP），极大减少了原材料成本和能源消耗。

电极生产过程中，挥发性有机化合物（VOC）排放也会随之减少，更无需面对溶剂残留带来的废料回收烦恼，是一劳永逸的降本增效。

另外，通过干粉压延技术，电极材料的分布更均匀，这会减少传统涂布技术下，可能产生的裂纹或厚度不均问题，从而提高电池循环寿命。

但代价是，干法对粉末混合均匀性、压延压力等参数的要求极为苛刻，需要解决干法工艺中的粘结强度和导电性问题，涉及到密设备的支持，甚至材料配比的优化，这意味着恐怖的工作量，也是为何4680电池经历了数次跳票。

相比而言，宝马大圆柱电池选择了更为量产友好的技术路线，采用传统的湿法工艺，电极在均匀性、界面结合强度和循环寿命上的表现更稳定，例如湿法电极的薄层涂布更易实现均匀散热，而干法电极的厚层可能增加离子传输阻力。

同时，宝马集团选择将资源倾斜于固态电池研发（与Solid Power合作），计划2030年前实现量产，而不是把宝压在干电极上。显然在宝马眼中，固态电池的潜力要优于干电极锂离子电池。

但不管何种技术路线，大圆柱电池都是业界眼中更契合汽车工业效率诉求的方案，亿纬锂能副总裁、电池系统研究院院长江吉兵表示，如果系统零部件设计和成组工艺实现标准化，大圆柱电池的制造效率有望达到方形电池的10倍。

目前，方形电池仍占据超过80%市场份额，尤其在世界最大的新能源市场中国，宁德时代与比亚迪主导的磷酸铁锂（LFP）方形电池利用成本优势，市场占比超95%。

大圆柱电池也仍以三元锂方案为主，并且因为技术研发、工艺制造与产业链整合的前期成本，会更多应用在高端车型之上。但大圆柱与磷酸铁锂并不是互斥的存在，而且不局限于汽车动力电池，特斯拉就表示4680电池还可能会应用在储能领域。

高集成度、安全性，叠加巨大的降本潜力，在真正的固态电池大规模商业化落地前，大圆柱电池似乎已经手握“动力电池最优解”的主角剧本。

亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能等中国电池玩家也早已开始规划针对储能市场的大圆柱磷酸铁锂电池。根据高工产研数据，在便携式储能、户用储能对电池倍率性要求更高的场景下，2024年大圆柱电池的出货增长超过了100%。

大圆柱另一潜在增长点，则来自同样具想象力的低空出行与具身机器人领域，高能量密度特性电池是这两个未来产业的动力电池刚性需求。

宝马、特斯拉、宁德时代、亿纬锂能等跨国大厂与动力电池玩家推进下，大圆柱电池有望迎来应用拐点，如果动力电池的主流技术方案发生偏移，届时将如何影响全球出行与能源市场，值得关注。

本文作者为踢车帮 孙小树