▍ 高容量、高倍率、低成本，特斯拉引领的新一代圆柱电池

4680 电池高能量密度、高充放电功率、低成本，具备众多“黑科技”

2020 年特斯拉电池日上首次提出，目标是容量提升 5 倍、车型续航提升 16%、输出功率提升 6 倍。4680 电池指的是直径 46mm、高度 80mm 的圆柱电池，于 2020 年特斯拉电池日上首次亮相。根据特斯拉的测算，46mm 直径是在圆柱电池对于整车续航里程提升的最优解，并且将带来可观的成本降低。4680 电池相比 2170 电池容量提升 5 倍、车型续航提升 16%、功率提升 6 倍。

除尺寸上的变化外，4680 电池搭载众多“黑科技”，具备高能量密度、高充放电功率的同时，单 kWh 成本下降 56%：

黑科技一：高镍正极+硅负极，提升能量密度。在 2020 年电池日活动中，特斯拉介绍了 4680 将采用高镍正极和硅负极材料。正极材料上，镍含量提升一方面能够增加电池的能量密度，另一方面相对价格昂贵的钴含量降低，正极材料的成本亦降低；负极材料上，硅拥有比现有石墨体系更高的克容量，高克容量负极可以提高电池的能量密度。

黑科技二：全极耳，减少电子流通路径长度，降低内阻，支持大电流快充。传统的 2170圆柱电池采用单极耳结构，即电子在集流体里流过整个卷绕极片的展向长度；4680 电池中采用全极耳设计，电子在集流体流过的路径仅为轴向长度，流通路径缩短，传导面积增加，电池内阻降低。因此在电池充放电时温升降低，支持更大电流快充放电。

黑科技三：干法电极涂布，降低电芯生产成本。2019 年特斯拉收购掌握干法电极涂布技术的 Maxwell 公司，并在 2020 年电池日上展示干法电极涂布技术在 4680 上的应用。传统的电极涂布采用湿法工艺，先将电极粉末与溶剂混合制成浆料，之后均匀地涂布在箔材集流体上，最后进行烘干回收溶剂；而干法电极直接将电极粉末与粘结剂 PTFE 混合，通过辊压的方式涂布在集流体上，省去了高能耗的烘干环节，从而降低电芯生产成本。

黑科技四：CTC+结构化电池，降低整车成本。CTC 指的是 Cell-to-Chassis，4680电芯直接集成在底盘上，作为结构化电池（Structural battery）为底盘提供强度。这样做的好处是节省电池包内 module 级和 pack 级的结构件，进一步降低整车成本，提高系统集成度。

特斯拉引领新一代圆柱动力电池设计，车企、电池厂正在跟进

从 1865 到 2170 再到 4680，特斯拉又一次引领圆柱动力电池升级，4680 电池未来有望成为下一代圆柱动力电池标准型号。圆柱动力电池此前经历过一次升级，在早期的Model S/X 和第一批 Model 3 中，特斯拉采用的是松下的 1865 电池；随后在 2017 年，特斯拉与松下联合研发的 2170 电池开始量产，2170 电池相比 1865 电池能量密度更高、成本更低，随后陆续搭载于特斯拉旗下车型，完成了圆柱动力电池从 1865 到 2170 的升级换代。此次 4680 电池的提出，是特斯拉引领下的又一次圆柱动力电池升级，未来 4680 有望替代 2170 电池成为新一代圆柱动力电池标品。

兼具高能量密度、高功率密度、低成本优点，受车企青睐，打开动力圆柱电池市场空间天花板。4680 电池不只是电池尺寸上的升级，4680 电池配套众多科技，具备高能量度、高功率密度、低成本优点，除一直在使用圆柱电池的特斯拉外，使用方形和软包电池的宝马集团也在官网上宣布，在 2025 年推出的新平台“Neue Klasse”上使用 46 系大圆柱电池，蔚来、小鹏已申请大圆柱电池相关专利，据 The Elec 报道，通用汽车正在考虑使用大圆柱电池。4680 电池有望提升圆柱电池市场占有率，打开圆柱电池市场空间天花板。

电池厂积极跟进研发，2023 年 4680 电池放量在即。在特斯拉提出 4680 电池后，宁德时代、松下、LGES、三星 SDI、亿纬锂能、比克电池、远景动力、国轩高科、蜂巢能源等主流电池厂都在进行 46 系大圆柱的研发、产品验证、产线建设。根据各家产线建设规划，2023 年特斯拉的 4680 电池已经开始量产，我们预计年内松下、LGES 的 4680 电池也将陆续投产。

▍ 4680 电池结构件单 GWh 价值量与 2170 电池持平，预计到 2025 年市场空间 37 亿元

从小圆柱到大圆柱，单 GWh 结构件价值量提升

当前 4680 电池结构件相比 2170 电池结构件单 GWh 价值量基本持平。根据 LimitingFactor 的 4680 电池拆解和 Munro 的 4680 Model Y 拆解结果，当前 4680 电池的电芯单体带电量为 98Wh，标续版本中电池包中电芯排列为 69×10=690 颗。当前 4680 结构件单电芯价值量约为 4.5 元，对应单车电芯结构件价值量为 3105 元，折合 0.46 亿元/GWh，与当前 2170 电池的单 GWh 价值量基本持平。

随着 4680 规模上量以及电芯能量密度提升，预计未来 4680 结构件单 GWh 价值量将有所下降。当前 4680 电池仍处于爬坡期，4680 结构件的生产规模较小，单价较高。我们预计随着 4680 量产规模的提升，结构件的大批量采购价格将有所下降。另一方面，初代4680 电池的电芯能量密度仅为 276Wh/kg，高镍正极、硅负极等技术暂未得到应用。随着4680 自身的迭代升级，能量密度提升，预计单 GWh 结构件价值量将有所下降。

预计到 2025 年 4680 电池结构件市场约 37 亿元

下一代圆柱电池标品，4680 电池 2025 年需求有望超 100GWh，相比 2022 年增长10 倍。特斯拉的 4680 电池于 2022 年开始投产，2023 年是放量元年。特斯拉及宝马集团未来明确使用 46 系大圆柱电池，根据特斯拉及宝马集团的车型及产能规划，我们测算到2025 年，4680 电池需求超 100GWh。

预计 2025 年 4680 结构件市场规模约为 37 亿元。我们预计到 2025 年 4680 电池需求达 129GWh。当前 4680 电池结构件单 GWh 价值量约为 0.46 亿元，预计到 2025 年有所下降，2025 年 4680 电池需求对应电池结构件市场空间为 37 亿元。

汽车资料

49页某车型襄阳试验场载荷谱采集报告

2022-03-30

捷豹电动车IPACE电池包3D模型数据

2022-06-15

汽车常用金属材料疲劳SN曲线

2022-03-07

底盘零件可靠性设计开发流程

2021-01-07

85页汽车人机工程设计标准

2021-01-02

某车型定远试验场道路载荷谱采集报告

2020-12-29

ansys橡胶、密封流体渗透压力培训视频

2020-12-26

330页汽车NVH性能设计指南

2020-11-10

新能源车106项试验规范

2020-10-14

车身疲劳CAE分析模型

2020-12-08返回搜狐，查看更多