數(shù)據(jù)顯示，2022年1-10月，全球新能源汽車銷量共計763.8萬輛，同比增長61%。一方面，新能源汽車的滲透率正在提高，接近30%；另一方面，鋰電池作為新能源汽車的“核心”，與新能源汽車“同頻共振”，1-10月總裝機容量為369.81GWh。

動力電池的“數(shù)量”必須得到保證，但“質(zhì)量”也必須得到保證。隨著新能源汽車對安全性能、續(xù)航里程和充電速度的要求不斷提高。哪種形式的電池最適合新能源汽車應(yīng)用是目前的熱門話題。新能源汽車市場正在迫使電池公司不斷更新和突破電池技術(shù)，推出創(chuàng)新和高品質(zhì)的電池產(chǎn)品。

就目前而言，棱柱形電池、袋形電池和圓柱形電池具有不同的優(yōu)勢，是當前動力電池市場的三種主流產(chǎn)品。其中，圓柱形電池因其在成本、性能和安全性方面的優(yōu)勢而受到市場關(guān)注。

這主要是由于其單體和電池組的結(jié)構(gòu)特征。單體體積最小，便于熱管理。它可以靈活地使用異形空間。高度標準化的形式有利于平臺化和迭代。

此外，圓柱形電池具有單獨的外殼保護和獨立的泄壓裝置，具有多重保障；電池以蜂窩形狀布置，間隙確保單體和外部之間有足夠大的熱交換面積；更重要的是，其中心對稱的圓形結(jié)構(gòu)可以在整個生命周期內(nèi)有效地抑制內(nèi)部磁極片的膨脹，從而使電池外部不會發(fā)生變形。

從市場來看，今年4月，特斯拉向客戶交付了第一批配備4680無極電池的Model Y車型；近日，特斯拉報告稱，其4680電池團隊已實現(xiàn)每周868000輛的電池制造能力，可支持1000多輛Model Y汽車。

寶馬集團還宣布，從2025年起，將首次在“新一代”車型中使用46系列大型圓柱形全極耳電池。頂級車企相繼使用了大型圓柱形電池，這正引領(lǐng)著行業(yè)的新趨勢。

 

 

全極耳技術(shù)突破

然而，在過去一段時間內(nèi)，由于尺寸和容量問題，圓柱形電池在應(yīng)用場景中受到限制。在電池的放電過程中，電流通過銅箔和鋁箔收集，并通過接線片輸出到外部電路。由于電阻的存在，電池的充電和放電過程不利于電流傳導。當電池充電和放電時，極易造成局部過熱，這會造成安全隱患。

此外，由于電池單元的尺寸較大，特別是在高電流充電和放電的過程中，會產(chǎn)生顯著的歐姆熱，這會導致電池的溫度升高。電池越厚、越大，產(chǎn)生的熱量越多，散熱越困難，這反過來影響充電速度。

因此，如何解決增加電池尺寸和減少發(fā)熱的悖論成為關(guān)鍵。經(jīng)過業(yè)內(nèi)的不斷研究，“全極耳”技術(shù)已成為解決圓柱形電池功率性能和安全問題瓶頸的關(guān)鍵。

具體而言，全極耳電池是一種新型電池，使用全極耳結(jié)構(gòu)進行連接和傳導。電池極片和集電板通過激光技術(shù)連接。極靴和蓋板之間的過電流能力不低于極靴本身，從而大大提高了電池過電流能力，減少了電池的發(fā)熱，突破了圓柱形電池的瓶頸。

 

 

在全極耳技術(shù)的突破下，松下、LG化學、三星SDI和BAK電池等全球排名前10的18650電池制造商已經(jīng)確認了大型圓柱形電池的開發(fā)。值得一提的是，作為中國首家推出4680全凸耳大型圓柱形電池的電池公司，BAK已開始規(guī)劃大型圓柱形電池量產(chǎn)基地，量產(chǎn)指日可待。

從產(chǎn)品矩陣來看，BAK的大型圓柱形電池產(chǎn)品包括46系列、3x系列和26系列等，單體高度涵蓋70mm至160mm，應(yīng)用范圍非常廣泛。值得一提的是，BAK的大型圓柱形電池已經(jīng)得到了許多實驗的驗證，其材料系統(tǒng)可以解決能量密度和電池壽命的問題；全極耳設(shè)計大大降低了內(nèi)部阻力，進而對安全性產(chǎn)生了重要影響。

BAK大型圓柱形電池引領(lǐng)行業(yè)

此前，國際頂級能源雜志《電源雜志》發(fā)表了文章《不同環(huán)境條件下全極耳大型圓柱形鋰離子電池的快速充電性能和最佳熱管理》。這是鋰電池行業(yè)第一篇使用真正的商用全極耳大型圓柱形電池來驗證數(shù)字模型結(jié)論的文章。

本權(quán)威論文中使用的全極耳大型圓柱形電池由BAK提供。作者基于成熟的BAK全極耳大型圓柱形電池，專為汽車高性能應(yīng)用而設(shè)計。建立了熱-電-電化學耦合模型，以探索電池的最佳充電時間和熱管理策略。

在苛刻的實驗條件下，BAK全極耳大型圓柱形電池表現(xiàn)出色：在20°C下，電池可以在11分53秒內(nèi)從10%充電到80%；在零下20°C的環(huán)境中，10%-80%的快速充電時間可以優(yōu)化到15分鐘58秒的水平。

 

 

總的來說，BAK電池在該實驗中實現(xiàn)了從10%到80%SOC的不到12分鐘的快速充電時間，與傳統(tǒng)單極耳式電池相比，快速充電性能可提高三倍，相當于520公里的巡航距離，顯示了BAK全極耳大型圓柱形電池的巨大潛力。此外，在BAK電池的快速充電過程中，沒有發(fā)生鋰沉淀。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，在全極耳的設(shè)計下，BAK的大型圓柱形電池采用了鋼殼的外殼材料，并配有單獨的外殼保護和獨立的泄壓裝置。通過定向泄壓技術(shù)，BAK全極耳大型圓柱形電池可以在車輛級別實現(xiàn)零散熱，確保電池組整體的安全性和電池在整個生命周期內(nèi)的一致質(zhì)量，熱管理問題得到了極大改善。

同時，由于全極耳結(jié)構(gòu)設(shè)計的獨特性，大型圓柱形電池在材料體系的探索上更加大膽，高鎳三元正極材料和硅基負極材料在大型圓柱形電池中的應(yīng)用更加廣泛，其能量密度也得到了極大的提高。

在陰極材料方面，BAK全極耳大型圓柱形電池的陰極鎳含量已從Ni50增加到Ni90，容量繼續(xù)增加。18650電池的最高量產(chǎn)容量達到3.5Ah，21700電池的最大量產(chǎn)容量達到5.3Ah，再次突破量產(chǎn)21700系列電池的容量限制。

在陽極材料方面，BAK電池較早開始研究硅圓柱形電池的陽極材料。目前，BAK硅氧材料已經(jīng)從第一代硅發(fā)展到第三代硅，第一效率從77%提高到86%，與陰極的效率基本匹配。在新材料系統(tǒng)的探索下，安全方面不容忽視。

與石墨材料相比，硅基材料在充放電過程中會有巨大的體積膨脹。高達300%，而圓柱形電池通常使用鋼殼，鋼殼具有高機械強度和良好的結(jié)合力，可以有效抑制硅的膨脹并形成天然屏障。

全極耳大型圓柱形電池布局

全極耳大型圓柱形電池可以在確保安全性和足夠巡航里程的基礎(chǔ)上進一步提高快速充電性能，使電動汽車的體驗與燃油車不相上下。在這種情況下，大型圓柱形電池的生產(chǎn)能力需要與當前高增長的新能源汽車市場相匹配。

BAK Battery是中國最早研究全極耳大圓柱電池的公司之一，自2021年初以來，在中國率先推出全凸耳大型圓柱電池。BAK電池在大型圓柱形電池技術(shù)的研發(fā)和市場化方面勢頭強勁，訂單和意向客戶持續(xù)增加。BAK大型圓柱形電池的產(chǎn)品矩陣包括46系列、3x系列和26系列等。

具體而言，BAK 46系列電池去年開始批量交付，性能符合預期。根據(jù)8-15分鐘的不同快速充電能力，電池的當前能量密度介于280Wh/kg和330Wh/kg之間。

BAK 26系列主要基于26105鋁殼電池，目前處于樣品階段，可應(yīng)用于電池壽命超過700公里的整車，快速充電可在12分鐘內(nèi)達到500公里，量產(chǎn)后能量密度將高達290Wh/kg。BAK 3x系列介于兩者之間，是BAK為進一步全面優(yōu)化性能、成本、系統(tǒng)設(shè)計和其他因素而開發(fā)的新平臺。

為了迎接即將到來的大型圓柱形電池的擴張浪潮，BAK電池提前計劃。未來幾年，BAK將分兩個階段將其全球電池產(chǎn)能擴大80GWh。同時，BAK還將繼續(xù)朝著碳中和的目標邁進，建設(shè)一個零碳工廠，以滿足碳排放和碳足跡的需求，瞄準行業(yè)領(lǐng)先水平，繼續(xù)減少碳排放，并積極探索電池整個壽命周期內(nèi)碳中和的道路。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2022年，近60家公司正在進行圓柱形全極耳電池的研發(fā)和測試，10多家公司基本達到量產(chǎn)階段；同時，材料、設(shè)備等上下游企業(yè)也在加大高鎳、硅陽極等材料的布局，加快引進全極耳技術(shù)的設(shè)備。從行業(yè)整體來看，2023年全極耳大型圓柱形電池的量產(chǎn)或?qū)⒂瓉砜焖僭鲩L。