大圆柱电池再起风云：奔驰、比亚迪也加入，主打场景大不同

继特斯拉、宝马之后，梅赛德斯奔驰、比亚迪也彰显了对大圆柱形电池的雄心。

11月16日，在于广州车展期间举办的2023梅赛德斯-奔驰科技创新日上，奔驰在中国市场首次展示了 Vision One-Eleven概念车。

据介绍，除了采用高性能电驱系统、轴向磁通电机，高性能液冷圆柱形电池也将用于这款概念车型。奔驰官方表示，圆柱形电池的化学成分会有很大的创新，目前公司正与一级方程式团队紧密合作，对其进行开发和完善。

碰巧也是在同一天，国内电池材料商金杨股份回复投资者表示，公司今年下半年开始向比亚迪小批量供应46系列电池精密结构件。更多的网上信息也让比亚迪46系大圆柱电池进一步现真身。

动力电池按照形状划分可分为方形、软包、圆柱。自2020年特斯拉发布4680大圆柱电池掀起圆柱浪潮以来，大圆柱电池的阵营日益壮大。紧随特斯拉之后的车企包括宝马、通用、沃尔沃、Stellantis、岚图、保时捷、蔚来等。

在此之前，奔驰的电动车型主要采用的是宁德时代的方形电池和韩国企业SK on的软包电池，而比亚迪的方形刀片电池则覆盖了其全套车型，并应用于部分储能产品。在电池的性能和落地场景上，这两家企业瞄准的大圆柱电池不尽相同。

奔驰的大圆柱：高性能硅基负极，先用于跑车

奔驰方面关于电池的介绍惜字如金——“化学成分会有很大的创新”、“高性能液冷”、“与一级方程式车队合作”。在今年6月梅赛德斯奔驰首次发布Vision One-Eleven时，公司首席技术官Markus Sch?fer也表示，电池的高性能化学材料受到F1启发。

一位国内头部电池企业相关负责人向澎湃新闻记者介绍，所谓 “化学成分会有很大创新”，或意味着电池将配合8系或9系高镍三元正极材料和硅基负极材料，而未来正极材料也有可能进一步使用富锂锰基材料。

在大圆柱电池的研发上跟一级方程式团队合作的原因，该负责人猜测，“这可能是由于跑车对于电池的性能要求更高，而圆柱形电池在满足这些性能方面更有优势。”

“相对于方形电池形状，圆柱形电池对于新材料的适应性会比较好，电池在充放电过程中不容易发生膨胀等副反应。”这位人士表示。

另一位国际知名车企负责电池研发的人士也对澎湃新闻记者指出，硅基负极或许会是奔驰的大圆柱电池发力重点。

值得注意的是，特斯拉在发布4680大圆柱形电池时宣称负极要使用硅，但在目前特斯拉已经实现量产装载于MODEL Y的4680电池中，仍然采用的是传统的石墨负极。据了解，特斯拉将在其第二代4680电池中，开始少量使用硅基负极材料。

相对于目前主流的石墨负极，硅材料具有的理论比容量是石墨类的10倍多，此外，硅基负极由于不存在析锂隐患，快充性能优异。

不过，硅基负极材料在嵌锂过程中，存在体积膨胀严重（硅在与锂发生合金化反应时会产生巨大的体积膨胀，膨胀率最多可达300%）、材料导电性差、首次库伦效应低和循环性能等问题，材料需要进行预锂化、纳米化、碳包覆等改性处理，制作工艺复杂，目前行业仅少数企业掌握了相关工艺。

据了解，在2019年，奔驰与电池材料初创公司Sila建立战略合作伙伴关系。Sila计划将硅负极电池进行商业规模化，使用其硅基负极的新电池能量密度将提高20-40%，从而使得电池在相同的空间内储存更大的能量。

跟据Sila公司网站介绍，公司的硅基负极材料“Titan Silicon”能够有效地抑制膨胀。“在使用寿命结束时，完全使用Titan Silicon硅基负极的电池最多膨胀6%，与石墨负极电池相似。”在完全替代石墨的情况下，使用Titan Silicon的电池体积能量密度提高了20%，循环次数超过1100次（容量保持80%）。

不仅如此，在不牺牲循环寿命和安全性的情况下，新电池能够在20分钟内从10%充电到80%。该方案可应用于方形、圆柱、软包在内的任何一种电池方案。

据介绍，Sila位于华盛顿州摩西湖的制造工厂已完成新设备的开发，Titan Silicon硅基负极计划于2024年下半年开始量产，在2025年首先应用于奔驰的EQG电动车型。

但值得注意的是，也有业内人士对澎湃新闻记者指出，由于材料的特殊性和工艺的困难，完全使用硅基负极的大圆柱电池“短时间内很难大规模量产，或先用在跑车。”

比亚迪的大圆柱——磷酸铁锂平价路线，先用于储能

今年上半年曾有传闻，比亚迪非常关注大圆柱电池，董事长王传福“亲自建了个工作群研究大圆柱电池”。

7月18日，“比亚迪采购与供应管理”公众号发布“比亚迪集团拟对2023年大圆柱电池全自动烘烤线设备实行供应商公开招募”的消息，证实了比亚迪已布局大圆柱电池，且已经进展到一定阶段。

此外，比亚迪全资子公司弗迪电池于10月宣布，其在9月与LG签署“战略合作备忘录”。本次合作中，弗迪电池携消费类电池产品LFP 4680，将与LG协力打造面向欧美市场的竞争力产品。未来，双方将在家庭储能、机器人及其它智能家居领域展开深度合作。

11月3日，金杨股份表示，其46系列大圆柱封装壳体已经小批量供应比亚迪，主要应用于储能产品。

目前，从网上已经透露出来的部分信息来看，比亚迪的46系大圆柱电池都采用磷酸铁锂材料，有两个高度，FC4680P高度为80MM，额定容量为15Ah，FC46120P高度为120MM，额定容量为25Ah。两款电池的循环次数大于2000次（70%DOD），充电适用温度是0—55摄氏度，放电适用温度是-20摄氏度—60摄氏度。

此外，在电池顶部的小插头（正极端旁边）有一个防爆阀。

从能量密度来看，电池单体能量密度为129Wh/kg，跟主流的车规级电池性能有一定差别（主流车规三元电池能量密度为250Wh/kg，车规级磷酸铁锂电池能量密度为180Wh/kg），落在储能用磷酸铁锂电池能量密度（100Wh/kg—150 Wh/kg）范围内。

值得注意的是，有业内人士向澎湃新闻记者指出，在相同化学材料的条件下，相对于方形电池，圆柱形电池在能量密度方面并不特别占优势，但其热扩散效应好，生产一致性高，安全性理论上更高。

数据显示，截至2023年4月，国内外布局大圆柱电池企业超50家，其中GWh级别产能规划企业超15家，全球大圆柱电池产能规划合计已超350GWh。

但现目前方形仍然是主流。2022年，中国市场动力电池装机量约为302.3GWh，其中方形电池装机273.9GWh，占比90.6%。

此外，不少业内人士指出，大圆柱电池性能制造上还存在不确定性，集流盘和极柱、集流盘与壳体/底盖的焊接也是一大棘手难题；在性能方面要完全兑现其潜力，还需要在连续快充循环方面、高温存储方面继续下功夫。

另据澎湃新闻记者了解到，有宁德时代的相关电池负责人就认为，大圆柱电池在目前的工艺上还不适合做超快充，因为顶盖的焊接工艺不太稳定，大功率充放电不安全。在热量控制上，圆柱电池包使用的蛇形水冷管也不如麒麟电池的水冷板控制更均匀。

但无论困难如何，未来大圆柱电池“通过结构创新与材料体系，实现更高效制造、更高性能、更低成本来满足电动化的需求，毫无疑问是行业的重要技术路径之一。”

明年普及超快充就靠它了？

我们今天聊点硬核些的话题。

前几天宁德时代发布了全球首款磷酸铁锂电池4C超充电池，并命名为“神行电池”。宁德时代声称，神行超充电池可以实现“充电10分钟，续航400公里”，并达到700公里以上的续航里程。

随后阿维塔立马发布消息，神行电池将会率先在明年一季度搭载在阿维塔11上；而极氪的官方微博也发布了祝贺海报，暗示极氪也将会采用神行电池。

讲真，相比起那些新车发布会，电池技术这种的新闻往往不太受大家关注，一般人对电池技术这些枯燥的技术也未必感兴趣。但考虑到现在电动车的潜在消费者越来越多，关于电池的知识我觉得还是值得和大家聊一聊的。

一、麒麟电池和神行电池是什么关系？

在聊神行电池之前，不得不先说说宁德时代的麒麟电池。虽然都是电池的名称，但两者的概念在本质上却是不一样的。

麒麟电池是宁德时代第三代CTP（Cell To Pack）无模组电池包的一个名称，所以实际上这是代表一种有别于过去的新的电池包结构和封装方式，主要特点是通过改变电池包结构，在电芯之间加入水冷板，大幅提升了散热能力，可以满足4C快充的需求。而且水冷板本身也具有缓冲作用，提高了安全性。由于结构的改变，也提升了电池内的空间利用率，从而提升了电池包的能量密度。

所以麒麟电池理论上是可以支持三元锂和磷酸铁锂两种体系的，但目前似乎只量产了采用三元锂体系的麒麟电池。目前的三元锂麒麟电池，也分为普通版本和4C版本。极氪001和009上用的是普通版，理想MEGA上的是4C超快充版。

二、支持4C快充的磷酸铁锂电池有什么好处？

这里先补充个小知识，麒麟电池之所以要采用电芯大面积冷却技术，是因为4C高压快充会产生更多的热量，对电池包散热有更高要求，而三元锂比磷酸铁锂对高温更敏感，高温下更容易发生热失控。

众所周知，磷酸铁锂的优点之一，就是热稳定性更好更安全，但也有两个缺点，一是能量密度稍低，且由于导电性不如三元锂，所以快充能力不如三元锂；二是低温情况下，磷酸铁锂的电量缩水严重。

简单地说，三元锂怕热，磷酸铁锂怕冷。

而这次发布的神行电池，是只采用磷酸铁锂体系的4C超快充电池。

宁德时代依靠最新的电化学技术，包括采用新的正极材料提升锂离子的脱出速度，采用新的电解液配方来提升锂离子通过速度，采用新的电芯温控技术，在低温环境下可以快速加热到最佳工作温度区间等，来让“改造“后的磷酸铁锂电池实现了4C超快充能力。

或许是对散热的要求降低了一些，所以在神行电池的发布会上，只是提到“在CTP3.0的基础上，开创性地提出一体成组技术”。而在官方的电池包爆炸图以及现场的电池包模型上可以看到，神行电池上似乎并没有像此前三元锂的麒麟电池那样带有网格状的大面积水冷板。

宁德时代这次并没有透露神行电池的能量密度，但我猜测，神行电池的能量密度或许会略高于之前曾提及到，采用磷酸铁锂体系的麒麟电池160Wh/kg的水平。

目前搭载140kWh麒麟电池版本的极氪001，CLTC续航就达到了1032公里，如果简单直接粗暴地按照这样的能量密度比例去反推，这块神行电池在同样条件下，如果要实现700+km的续航里程，就需要接近150kWh的电量。

作为对照参考，现款阿维塔11搭载宁德时代116kWh三元锂电池包的超长续航单电机版的CLTC工况续航里程为705km。

三、800V高压快充普及的时候到了？

虽说现在大多数的城市里和高速公路上的各种品牌专属/第三方快充桩都不少了，但我在前面的一些新车销量分析文章里面也有说到，新能源车中插混和增程能卖得那么火爆，从另一侧面也说明了现在很多消费者依然是有充电焦虑和里程焦虑的，希望必要时能通过加油来“保底”买个安心。

800V高压快充是现在行业主流的努力方向，这个话题我之前也专门聊过好几次了。相比起高功率（480/600kW）超充桩的站点铺设问题，4C电池的普及显然才是最紧要的瓶颈。

你可以看到，小鹏虽然从G9开始就已经采用了800V高压平台，但4C三元锂超快充电池仍只属于选装配置，而在G6上也只是全系标配3C电池。

目前小鹏G9上的这块4C三元锂电池来自欣旺达，而首款搭载宁德时代4C麒麟电池的理想MEGA最快也要到今年底才能上市。

更高的技术性能要求和成本注定了4C三元锂电池短期内还只能出现在部分中高端电动车上面，而这也成为了阻碍超快充技术推广普及的最大难题。

可以讲，这块4C磷酸铁锂电池，充电10分钟续航400公里的能力，已经和小鹏G9 上的那块4C三元锂电池不相伯仲了，但磷酸铁锂更低的原材料成本，让神行电池在不用牺牲太多续航能力的情况下，在成本上具备了更明显的优势。

更低的成本，就意味着神行电池有更多可能出现在中低端车型上，“800V+4C超快充”就更容易被推广。

新势力中，除了小鹏和阿维塔外，理想（纯电）、智己、极氪、蔚来都明确会推出支持800V高压快充的新车。宁德时代的神行电池，很可能都会成为这些厂商的目标。

至于神行电池的成本优势是不是足够有吸引力，我们明年看看阿维塔11新车型的价格就知道了。

另外，不知道另一家电池巨头，比亚迪的4C电池是否也已经在路上了呢？