在特斯拉效應下，46系大圓柱電池引發全球產業界關注，通過結構創新與材料體系，實現更高效制造、更高性能、更低成本來滿足電動化的需求，已經成為行業的重要技術路徑之一。

站在2023年的時間節點，46系大圓柱行業開始發生兩大重要變化。

一是，按照規劃，要在今年下半年實現規模化量產的特斯拉，并未達到預期規劃，同時包括松下，也傳出在產業化中遇到一些問題，甚至一度打算放棄。這說明，46大圓柱產業化進入焦灼的狀態。

二是，中國主流電池企業都在推出大圓柱，包括寧德時代、億緯鋰能、中創新航、遠景動力、蘭鈞新能源等都在技術上獲得了實質性進展。而且產能擴張方面實質性的進展，包括億緯鋰能，已經加速在海外的落地建廠。

而這背后，來自中國鋰電產業產業鏈的全鏈條的技術支撐起到了關鍵作用。目前，圍繞核心工藝、設備，一大批中國企業取得了突破性進展，涉及干法電極、電芯（涂布、卷繞、裝配）等各個環節。推動大圓柱電池的產業化，中國企業正在提供自己的創新解決方案。

9月15日，高工鋰電以“46系大圓柱電池產業化‘闖關’”為主題開展直播活動。活動上，億緯鋰能電池系統研究院副院長徐宇虹博士、蘭鈞新能源電芯開發總監劉陽博士、逸飛激光副總經理/研發總監冉昌林、上川精密總經理曹國平博士、清研納科董事長王臣博士、海目星激光卷繞產品開發總監劉寶、逸飛激光產品開發與推廣經理孟昌、上川精密研究院院長朱非甲博士進行了分享。

46系大圓柱產業化“痛點”

從技術工藝來看，裝備端一直是46系大圓柱產業化的重要掣肘。活動上，演講嘉賓從各個環節分享了目前46系大圓柱量產存在的痛點與挑戰。

蘭鈞新能源電芯開發總監劉陽博士表示，從產業鏈來看，目前46系大圓柱產業化面臨三大難點：一是終端下決心入場的需求尚未釋放，大圓柱生產放量遇阻；二是大圓柱產品性能及制造上尚未完全匹配用戶需求；三是高容量原材料、結構件原料來源及規模受限。

尤其在性能制造上還存在不確定性，極耳處理方式上是采用全極耳、模切極耳還是斜切極耳，處理上也包括揉平、壓平的工藝；集流盤和極柱、集流盤與殼體/底蓋的焊接也是一大棘手難題；在性能方面要完全兌現其潛力還需要在連續快充循環方面、高溫存儲方面繼續下功夫。

逸飛激光產品開發與推廣經理孟昌指出，由于生產合格率上不去，生產效率難以提升，關于結構、工藝、材料的探索仍在不斷變革探索中，國際上實現大圓柱規模化的量產仍需要很長一段時間。

如：在結構上，特斯拉此前看似“完美”的結構，卻無法保證合格率，無法量產，最終不得不修改結構，延緩產品發布日期。在工藝上，對于全極耳成型不再執著于切折工藝，正極恢復使用濕法電極工藝，干電極工藝還只是應用到負極。在材料上，除了高鎳三元，還新增了LFP的選擇等等。

上川精密研究院院長朱非甲博士表示，采用濕法電極工藝的大圓柱電池對涂布及質量提出了更高的要，包括更高的涂布一致性需求；更窄的削薄區及更小的削薄需求；更多條的陶瓷涂布；更窄的陶瓷涂布區；更高精度的尺寸及對齊度等。這都對涂布模頭也提出了更大的挑戰。

如：涂布的CPK要求從1.67提升到1.9；一致性要求從±1%提升到±0.5%；要求可信及更高的面密度檢測精度；削薄區尺寸要求達到5mm以下，削薄達到5μm以下，以及厚度測量的精確性；從常用的陶瓷涂布區8mm左右縮減到3mm以下；陶瓷的厚度及陶瓷與主漿料的互溶與否需要精確測量；對齊度精度要求從0.5mm到0.3mm。此外，各家4680電池極耳工藝不同，對于尺寸測量要求更加復雜。

海目星激光卷繞產品開發總監劉寶從卷繞端分析表示，目前大圓柱卷繞工藝分為兩側出極耳與同側出極耳等兩種形態，同時存在的痛點包括效率瓶頸、極片對齊、極耳翻折控制、極耳對齊度、整機除塵能力等。

清研納科董事長王臣博士分析干法電極工藝量產主要面臨的挑戰，包括：粘結劑的含量與濕法漿料相當，小于2.0%，關乎于內阻；混合粉體的流動性與濕法漿料相當，流沙若水，關乎于成膜速度；粉體直接成膜的速度、寬度與濕法涂布相當，關乎于生產效率；熱復合的速度與壓力，與濕法電極輥壓機相當，關乎于壓實密度。

大圓柱最新進展及量產預判

行業嘉賓的一致共識是，46大圓柱規模化量產將由中國企業率先開啟，預計今年年底明年年初實現量產。

劉陽博士表示，目前涉及大圓柱電池研發的電池企業及車企已經達到數十家，走得快的電池企業基本已經完成所有的研發動作，并基本解決量產阻礙，等待市場上量的量產，多家企業也將2024年作為大圓柱電池SOP的時間點。

目前，蘭鈞新能源基于蘭鈞“雙子星”平臺打造的“辰星”大圓柱電池，具備極限降阻、飛速傳輸的特點，DCR降至<1.8 mohm，快充時間減少至15 min，實現充電5min，續航200km。

億緯鋰能電池系統研究院副院長徐宇虹博士表示，億緯鋰能大圓柱電池已進入C樣階段，截止今年6月份，電芯下線數量達到100萬支，9月實現翻倍達到200萬支，主要得益于大圓柱高效的生產效率。

目前，億緯鋰能的大圓柱生產基地，相比于傳統的電芯制造，其大圓柱電池生產制造在線時間縮短至7天，相比傳統制造工藝工序減少30%；生產節拍更快，綜合生產制造效率相比傳統制造產線提升40倍。同時實現低碳生產。

逸飛激光副總經理/研發總監冉昌林表示，根據與客戶的配合情況看，部分企業的大圓柱中試線基本已經解決，大圓柱規模放量需要根據下游應用場景的明確化，預計今年年底明年年初會有突破性進展。

上川精密總經理曹國平博士表示，大圓柱在海外產量的時間比較確定，預計2024年將會翻4倍，相比來看目前國內下游市場需求還不明確。另外在上游原材料方面，如硅基負極的量產應用仍存在掣肘。

劉寶認為，46系大圓柱實現大規模放量的前提，是要形成像18650般實現標品化才能將成本優勢發揮到極致，才能有更大的市場空間。

破局量產 大圓柱裝備創新方案

· 逸飛激光

孟昌在演講中表示，逸飛激光專注于組裝段的智能裝備方案，針對于全極耳的新工藝，涵蓋了極耳成型、包膠、入殼、集流盤焊接、合蓋、封口、氦檢等全套工藝流程。單線效率50-300PPM（個/分鐘），兼容21/32/34/46/60等全系列圓柱全極耳電芯規格。

核心工藝系統上，逸飛激光在全極耳成型方面針對揉平和切折，提供了兩套不同的系統；在集流盤焊接方面，可提供過脈沖激光焊和連續激光焊兩種設備路徑；電芯的封口設備也可選擇激光焊接封口或者機械封口。

同時，為了提高整線的實際生產效率和管理效率，逸飛激光提供的解決方案中單線有超過7000個I/O點，數據量大，數據種類多，基于逸飛的這一套MES系統可以充分進行管理，實現智能排產和自主協調，完成車間級制造執行系統的升級。

· 上川精密

朱非甲博士介紹，基于大圓柱提出的更高的涂布一致性及質量控制需求，基于集團子公司上川精密的模頭調節經驗+銳奇精測的面密度測量經驗+華視智能的軟件及AI能力，華視股份推出了全閉環控制涂布系統，已經實現批量交貨，在部分現場實現了COV小于0.2的涂布質量。

其中，銳奇精測的1.5*12mm的光斑尺寸+自研的高精度測量傳感器+高可靠的測量工作站及電氣系統+成熟的測量軟件系統，帶來了3σ為±0.05g/㎡或±0.05%的重復精度；上川精密基于近10年的墊片設計經驗，可以通過墊片設計來實現5mm以內的削薄區及5μm以內的削薄；華視智能的Argusmart測量系統，可以進行分辨率0.025mm的測量，滿足0.1mm以下的測量精度。

· 海目星激光

劉寶介紹，海目星激光圓柱切卷一體機率先攻克工藝技術難點，產能效率15PPM（極片長度5.5m），張力波動≤±5%，激光切割速度1.5m/s（全極耳狹縫工藝）。

突破性采用凹凸模設計的專利結構，對極耳進行預折及撫平拍平（經過多次角度逐級成型），并通過6維度DOE技術優化，進一步防止了極耳成型后產生翻折和倒插，保障了卷繞電芯的安全性。

采用CCD與模切閉環控制，使極耳對齊度保持在±5mm以內的精度；新研發測厚與模切閉環控制系統，進一步提升極耳對齊度的控制精度。

· 清研納科

王臣博士表示，已量產的濕法電極目前面臨溶劑NMP引入具有生殖毒性、能耗高、占地面積大等困境，清研納科目前在干法電極制造擁有的底層技術包括：1、粉體直接成膜技術，2、自支撐膜片與涂炭集流體熱復合技術。

2021年10月，清研納科已建成年產能100萬平方米的超級電容器用干法電極生產線。2023年10月，公司將拉通國內首條鋰離子電池用干法電極生產線。目前公司與納科諾爾聯合研發的多輥連軋設備采用8輥形式，幅寬達450mm，速度達30m/min。

審核編輯：湯梓紅