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锂电池的江湖开启了新战场-“大圆柱电池”之战

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按照封装形式来划分，锂电池可以分为方形、圆柱、软包三种形态，从技术角度看，三种形态的电池各有千秋，且各有劣势。

方形、圆柱、软包三种形态的封装方式示意图

资料来源: 中国汽车技术研究中心，国信证券经济研究所整理据悉，现如今的“大圆柱电池”可以带来比当前的新能源车电池更低的内阻，使散热所需的能耗大大降低，从而让相同装机电量下，圆柱电池可以提供更长的续航。而且在低温下依然能提供和常温不相上下的续航，安全性也有更好保障。大圆柱电池市场此前已有不少企业参与其中，特斯拉、宁德时代、比克电池、远景动力等都已在这个领域有一定投入和成果。比亚迪也加入其中。此前有信息透露，比亚迪大圆柱电池可能落户西安，年产12GWh，配套项目投资总额超过3000万元。至此，锂电池的江湖开启了新战场-“大圆柱电池”之战。01 锂电池的发展简史1991年，日本索尼公司发布锂离子电池—18650圆柱形电池。因误判了电动汽车的发展前景以及连年亏损，索尼在2016年底卖掉了锂离子电池业务。1997年十二月，日本爱知县的丰田厂里，第一代普锐斯缓缓驶下生产线。

普锐斯1998年，松下生产的18650圆柱电池已经批量装配笔记本电脑，成为这个行业龙头。2008年，松下收购了三洋电机，自此成为全球最大的锂离子电池供应商。同年二月，特斯拉交付了第一辆Roadster，从此，在接下来的时间里一路狂飙突进。

马丁·艾伯哈德（特斯拉之父）选择锂离子电池作为动力锂离子电池，是具有历史开创性的。2010年，丰田章男在美国加州试驾了Roadster之后，决定向特斯拉投资5000万美元。条件是要特斯拉替第二代RAV4EV开发锂离子电池系统。2013年，第二代普锐斯的电池包圆柱电池被换成了方形镍氢电池。2014年，特斯拉卖了超过3万辆的电动汽车。松下实现动力锂离子电池出货量占当年全球动力锂离子电池市场22%的份额。同年，占有全球动力锂离子电池市场最大份额的是方形电池-45%。2017年一月，丰田宣布，旗下混动车型的全球销量突破1000万辆，其中含普锐斯将近400万辆（398.46万辆）。这在当时是世界纪录。从2008年Roadster上的18650钴酸锂离子电池，到2012年ModelS和2015年ModelX上的18650镍钴铝电池，直至2017年Model3上的21700电池，松下连年占据全球动力锂离子电池出货量的龙头。02 方形锂离子电池2014年，我国排名前五的动力锂离子电池公司，全部都是方形路线，而它们加起来的市占率接近70%。方形电池最大的特点就是由于形状规整，与圆柱相比电池包的空间利用率高，由于有硬壳（铝合金外壳），与软包相比成组难度较小。方形动力锂离子电池的鼻祖是背靠三星集团的三星SDI，1999年就进入到了电池领域，2000年的时候就开始布局动力锂离子电池。2009年，宝马推出搭载三星SDI方形电池的纯电动汽车Megacity。03 软包锂离子电池软包电池外壳包装的材料是铝塑膜，铝塑膜在轻量化上相对钢壳和铝壳存在绝对的优势，软包电池的重量较同等容量的钢壳电池要轻40%，比铝壳电池轻20%，因此软包电池在重量上有着先天的优势。同理，软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量能够高出15%，较铝壳电池高10%，能量密度上也有优势。由于体积和形状的灵活多变性，软包电池受到插电式混合动力车型的偏爱，通用、现代、雷诺-日产和沃尔沃旗下的插混车型，都采用LG化学的软包电池。2007年，日产和日本另一家电器巨头NEC合资成立了动力锂离子电池公司AESC。2009年，LG化学将自家的软包电池应用到现代起亚的混合动力汽车上，由此正式进入动力锂离子电池市场。LG化学是世界上唯一一家同时具备化学品和材料基础的电池公司，不仅可以实现部分三元材料的供给，它的隔膜技术也是世界第一。2010年，通用推出第一款量产新能源汽车雪佛兰Volt，配备的是LG化学的软包电池。

雪佛兰Volt同年，全球真正意义上大规模量产的纯电动汽车日产Leaf一经推出便大受欢迎。2014年年初，日产Leaf累计销量超过10万。同年，LG化学拿下1.5GWh的动力锂离子电池出货量，位列全球第三。2015年末，日产Leaf超过20万辆。2015年之前，每一辆Leaf上装了24kWh的电池，之后在欧洲和北美销售的车型升级到30kWh，大订单源源不断地向AESC飞来，AESC出足风头。

日产Leaf当时也是软包电池最辉煌的年代，2014年全球前三，软包公司占了两席，软包占全球动力锂离子电池市场份额的33%。04 圆柱电池1991年，日本索尼公司发布—18650圆柱形电池。2015年，特斯拉销量大涨近60%，全球完成超过5万的销量，直接拉动松下圆柱电池实现4.5GWh的出货量。同年，我国新能源汽车销量同比暴增343%，达到33.11万辆，直接拉动国内动力锂离子电池出货量激增830%至15.7GWh。比亚迪出货3GWh，直接攀升到全球第二，宁德时代暴增633%到2.2GWh。当年，LG化学出货1.4GWh，AESC只有1.3GWh，方形巨头三星SDI只有0.5GWh。这一年，方形、软包和圆柱的全球市场比例为61%、14%和25%。2015~2017这三年，全球动力锂离子电池市场经历了方形电池先升后降以及软包电池先降后升的过程。2020年，特斯拉在其 “电池日” 上正式公布了4680大圆柱电池。据介绍，4680电池是一种新型大圆柱电池，直径46毫米，高度80毫米。单体能量方面，特斯拉宣称4680电池是现有2170电池的五倍。特斯拉表示，相比2170电池组，4680电池组将使车辆的行驶里程提高16%。未来，随着电池材料和汽车设计的改进，将使续航里程净增加56%，生产成本下降54%。

资料来源: 特斯拉官网，Marklines，中金公司研究部大圆柱电池能够在保障安全和足够的续航里程的同时，进一步提升快充性能，助力电动车使用体验媲美燃油车。根据华泰证券的研究，大圆柱电池在电动汽车领域优势显著，有望成为中高端电动车的最优解。事实上，动力电池近两年大量新进入者主要从大众型产品做起，持续加码产能导致同质化竞争、低端产能过剩，而在中高端电池方面，确实呈现出 “供不应求” 的趋势。目前除了特斯拉，宝马、梅赛德斯奔驰、通用、保时捷、沃尔沃等车企巨头也都纷纷宣布未来将使用或考虑使用大圆柱电池，都希望在下一代车型和电池设计上争取主动权。去年下半年，宝马集团分别与宁德时代、亿纬锂能、远景动力达成大圆柱电池电池采购合同。三家电池供应商将分别在中国、欧洲和北美建立电池工厂，为宝马集团供货。总体规模达110GWh，按照纯电动汽车动力电池容量在60-90KWh范围计算，满产后装车辆将超过110万辆。在特斯拉和宝马集团两大车企巨头带领下，“大圆柱电池有望成为未来技术主流” 近乎已是行业共识。

资料来源: 特斯拉官网，Clean Technica，GGIl，CNESA，国信证券经济研究所整理与预测

除了车用领域之外，大圆柱电池也在加速渗透户用储能领域。

结合市场需求和技术迭代来看，大圆柱电池发展趋势明显，目前相关企业正积极针对大圆柱储能电池展开研发工作，致力于将大圆柱电池的循环寿命向5000次甚至更高次数推进。综合相关公司公告，预计到2025年，全球大圆柱电池市场需求将达到144.2GWh-235GWh。另据预测，2027年全球大圆柱电池装机量有望达到429.0GWh，对应总体市场规模将达到2144.8 亿元，2023-2027年CAGR为110.7%。

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