大圓柱電池是近一兩年行業(yè)的一個熱點。特別是自從特斯拉在電池日提出“4680”大圓柱電池以來，這種能量密度更高、運用諸多“黑科技”的新型大圓柱電池就備受全球矚目。當下，不少頗具實力的電池頭部企業(yè)都在紛紛發(fā)力大圓柱電池。

作為全球為數(shù)不多的鋰電池“全能型企業(yè)”，億緯鋰能亦對大圓柱電池進行了前瞻性的排兵布陣，如今已整裝待發(fā)。一個月前，在湖北荊門動力儲能電池產(chǎn)業(yè)園開工活動儀式上，億緯鋰能董事長劉金成表示，公司將在荊門基地建設(shè)4680和4695大圓柱電池生產(chǎn)線，有可能是全世界范圍內(nèi)最先量產(chǎn)4680和4695大圓柱電池的生產(chǎn)基地。

日前，在“第六屆動力電池應(yīng)用國際峰會(CBIS2021)”上，億緯鋰能旗下的湖北億緯動力有限公司戰(zhàn)略工作部負責人桂客博士在演講中又透露了一個信息：2021年公司已經(jīng)成功量產(chǎn)鐵鋰版的大圓柱電池，并且準備在2022年量產(chǎn)46系列的大圓柱電池。

大圓柱電池為何受到眾多一流企業(yè)的重視？

在演講中，桂客談到大圓柱電池有兩個重要的特征，第一是它的安全性，第二是它的經(jīng)濟性。而眾所周知，電池的安全性與經(jīng)濟性很難共存。很多時候為滿足經(jīng)濟性可能會犧牲部分的安全性，或者把安全性做上去了成本就要增加。但桂客認為，通過良好的設(shè)計，大圓柱電池可以實現(xiàn)安全性和經(jīng)濟性的統(tǒng)一。

因此，億緯的大圓柱電池在設(shè)計上進行了四大優(yōu)化：極柱設(shè)計、殼體設(shè)計、卷芯設(shè)計和蓋板設(shè)計。

在極柱設(shè)計方面，采用正負極同側(cè)標準化的結(jié)構(gòu)，面向CTP以及CTC的設(shè)計，正因為正負極同側(cè)，所以它的電連接和泄壓通道是分離的，有效保證了安全性。在殼體設(shè)計方面，采用高強度的殼體，殼體本身強度可以保證電芯不膨脹。在卷芯設(shè)計方面，創(chuàng)造性地采用全極耳結(jié)構(gòu)，不同于市面上普遍宣傳的全極耳，億緯有自己的技術(shù)，對比傳統(tǒng)圓柱電池阻抗降低10倍，同時導熱性得到了極大增強。在蓋板設(shè)計方面，則采用高效VENT設(shè)計，提供快速泄壓通道。

正是基于上述的設(shè)計理念，桂客總結(jié)了關(guān)于大圓柱電池在安全方面的優(yōu)勢。

第一是能量的小與大，即便是大圓柱電池46950，容量也就大概30Ah，而新能源車用方形鋁殼電池很多時候都是100-200Ah，就算是120Ah，電池總能量達到1555千焦/電芯，即使發(fā)生爆炸小圓柱電池風險也要小得多。

第二是時間的快與慢，由于大圓柱電池本身的柱狀結(jié)構(gòu)以及蓋板設(shè)計，所以大圓柱電池5秒可釋放75%的電池容量和物質(zhì)。對比方形鋁殼電池，它的防爆閥面積是有限的并且一般設(shè)計在蓋板的中間部位，所以15秒內(nèi)僅能釋放50%的電池能量和物質(zhì)。很多時候5秒和15秒是生與死的區(qū)別。

第三是受熱的少與多，圓柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計，柱體是無法相交的只能相切，相鄰電池是線接觸，它的受熱比只有1/6，而方形鋁殼電池是面對面相靠，相鄰電池受熱比達到1/2。“這也是為什么大圓柱電池成組時可以做到?jīng)]有熱蔓延，而方形鋁殼很難做到”。

第四是形態(tài)的定與變。大圓柱電池因為殼體強度以及卷芯的結(jié)構(gòu)，整個生命周期膨脹率非常小，即便膨脹也是向內(nèi)膨脹而不是向外。對于大圓柱電池來說，電池在整個生命周期形態(tài)不變，保證阻抗不變。而方形鋁殼電池在整個壽命周期一直膨脹，尤其在生命周期末尾，方形鋁殼電池的膨脹肉眼可見，導致很難準確預(yù)測方形鋁殼的壽命，而大圓柱電池則可以實現(xiàn)。

以上是圓柱電池在電芯層級的安全性，桂客表示，對于模組層級，億緯大圓柱模組有5大技術(shù)保證安全：

第一個技術(shù)來源于大圓柱電池本身的結(jié)構(gòu)特點，電連接與泄壓通道是分離的，在成組設(shè)計時采用定向泄壓的方式，電池可控定向泄壓，保證它的高溫物質(zhì)和電池相隔離。

第二也正是因為電池能夠定向泄壓，所以在設(shè)計整個模組氣道時可采用超強氣道氣壓通道，保證大流量的快速疏通，同時通過電池防爆閥技術(shù)進行精準控制。

第三基于定向泄壓和超強氣道的成組設(shè)計，可進行高效熱管理、自適應(yīng)溫度控制以及多重防護與干預(yù)。這是億緯46系列圓柱電池在成組方面的優(yōu)勢。

另外兩個方面是電氣安全和機械安全，電氣安全采用超級電池CCS技術(shù)，利用快充短路防護集成以及精準高壓回路控制；在機械安全方面采用V Model開發(fā)流程，高標準安全類驗證，全生命周期壽命大數(shù)據(jù)預(yù)測。因為大圓柱電池在整個壽命周期沒有形變，界面阻抗不變，可以實現(xiàn)準確壽命預(yù)測（SOH）。

“正是因為有這五重技術(shù)，改變被動隔離到主動疏導、被動防護到主動干預(yù)?！惫鹂涂偨Y(jié)道。

談完大圓柱電池的安全優(yōu)勢之后，桂客又談到大圓柱電池的經(jīng)濟優(yōu)勢。通常來講，電池的成本主要取決于材料成本、制造成本。因為材料成本的漲速太快，而且每家用的材料并不是完全一致，所以桂客主要講了制造成本。

在制造方面，桂客介紹說，大圓柱電池可達到300ppm的高速制造，這是很大的數(shù)字，因為對方形鋁殼來說一般是10-20ppm，這是由大圓柱本身的形狀決定了卷繞工藝段，以及組裝工藝段都可以進行連續(xù)高速不間斷生產(chǎn)。

另外，大圓柱的整道制造工序只有10道，而軟包和方形鋁殼工序會多很多，所以生產(chǎn)效率更高。在線時間方面，大圓柱7天，方形和軟包分別是10天和12天。雖然看起來只有5天的區(qū)別，但是對制造業(yè)來說，這5天非常重要，極大提高周轉(zhuǎn)率、降低庫存率。

不僅如此，桂客認為大圓柱的經(jīng)濟優(yōu)勢還在于它有30年的歷史。圓柱電池在1991年問世，制造過程中的幾乎每一步都經(jīng)過30年的優(yōu)化，每一步以前趟過的坑基本都已經(jīng)趟平。所以一旦圓柱電池達到穩(wěn)定的量產(chǎn)，就很容易形成PPB級別的一致性，極大降低不良率。而不良率是一個很重要的指標，行業(yè)內(nèi)有一句話叫作“圓柱電池做好了就是印鈔機，做不好就是一個燒錢的機器”。

與此同時，從整個產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計、設(shè)備、回收來看，因為圓柱電池本身30年的歷史以及它極致的高速制造，圓柱在整個產(chǎn)業(yè)鏈很容易形成標準化。桂客舉了易拉罐制造的例子，全球每年有1800億個易拉罐被造出來，但是只有3個型號，這就是高度標準化的行業(yè)，也正因此易拉罐的成本能夠降得非常低。桂客認為，圓柱電池也有同樣的可能性，因為標準化的產(chǎn)業(yè)鏈，在鏈條上每個環(huán)節(jié)損耗都可以降到最低。

最后，桂客對大圓柱電池的安全性和經(jīng)濟性優(yōu)勢進行了總結(jié)。安全性主要在于結(jié)構(gòu)安全、熱安全、成組安全和制造安全。經(jīng)濟性主要在于材料成本和制造成本，材料成本上的低膨脹率、高強度殼體、更高能量密度化學體系；制造成本上的高速制造、工序少、在線時長短、一致性好、不良率低、標準化程度高。

看完桂客的介紹，您是不是覺得大圓柱電池大有可為？