自2020年9月份特斯拉電池日提出了4680大圓柱電芯以來，大圓柱電芯在市面上再次成為行業人士茶余飯后的焦點。除了特斯拉之外，國內的頭部電芯廠也都紛紛開始加入大圓柱電芯的批量產業化投入中，比如億緯鋰能在湖北投產4680和4695大圓柱的量產。

       根據特斯拉展示的數據看，4680大圓柱電芯將在2170圓柱電芯的基礎上能量提升5倍，里程提高16%，且成本下降14%，其技術誘惑力非常顯著。然而，過去在國內新能源汽車快速發展的時期，包括CATL、BYD等一線品牌都將重點放在方塊電芯技術路線上，目前動力電池產業化基本上以方塊電芯為主，甚至包括特斯拉也有在國內采購容量161Ah左右的方形電芯用于其某款車型上。從技術的專業角度看，兩種技術路線都有自己存在的價值和優勢，在一個復雜的電池系統里，雖然電芯占比成本最高，但從安全性、性價比等方面分析的話也不能只將注意力集中在電芯一個維度上，比如特斯拉通過先進的管理系統設計將圓柱18650、21700產業化應用在能量超過70KWH的電動汽車上，實際上是采用先進的管理來優化電池系統性能的優秀案例。

       基于目前圓柱電芯的熱度，本文作者重點分析一下圓柱電芯的優勢，供行業相關人士共同探討(需要說明的是：分析圓柱電芯的優勢也僅僅是相對優勢，并無排斥其他技術路線的意圖)。在作者看來，圓柱電芯在實際的應用中主要有如下三大優勢可供參考：

一、小容量的靈活性優勢

       圓柱電芯由于尺寸和工藝限制，單顆電芯容量通常較小，例如18650三元電芯3.5Ah、32700鐵鋰電芯6Ah、33140鐵鋰電芯15Ah、34190鐵鋰電芯20Ah等。拋開電動汽車以及大型儲能市場領域來看，在其他領域，如特種車輛(AGV)、便攜式儲能、家庭儲能等通常單模組電池容量并不是很大，在實際應用中定位于汽車和大型儲能的大容量方塊電芯并不一定剛好匹配市場需求，包括尺寸、容量等。而小容量圓柱電芯可以通過并聯形式滿足一定市場需求的電池模組容量需要，例如應用于AGV小車的鋰電池24V60Ah和48V30Ah兩種型號是比較普遍的需求，采用圓柱32700、33140以及34190等3種型號都可以并聯組合成需要的60Ah或者30Ah模組，同時可以在空間結構上有更多的靈活操作可能性，滿足不同車型的設計需求。

二、圓柱電芯的成本優勢

      1、所有鋰離子電芯的生產制造中，圓柱電芯的工藝標準化程度是最高的，也是最早商業化的電芯，裝配效率明顯高于方塊電芯和軟包電芯。圓柱電芯的卷繞工藝隨著自動化程度的逐步提升目前達到200PPM(200pcs/min)的水平，即使大圓柱(例如33140、34190、4680等)效率稍低于傳統的18650/21700圓柱電芯，但也遠高于方塊電芯、軟包電芯的疊片工藝或者卷繞工藝效率(通常在10PPM左右)。

      2、圓柱電芯容量小的原因是將涂布之后的帶狀連續極片分切為條狀的小極片，極片小型化可以提高整個極片物料的利用率，比如極片涂布中有局部區域有瑕疵，也只需損失一小片極片物料，相對于方形電芯和軟包電芯的單個極片而已，圓柱電芯極片面積小很多而導致物料損耗大為降低。通常在相同的篩選標準下、自動化水平等條件下，圓柱電芯的物料利用率高于方形電芯3-5%以上。

三、圓柱電芯的散熱效果優勢明顯

       我們知道，鋰離子電池起火原因都是基于“熱失控”產生的，熱失控蔓延也是電池系統安全性能的主要關注點，圓柱結構是最有可能解決熱失控的方案，而方形和軟包結構基本上是無解的。

      1、單顆容量低導致熱失控釋放出來的能量就小，不同于高能量的大容量方形電芯或者軟包電芯。同時隨著材料安全性的逐步提升，熱失控造成的熱量釋放降低，顯著增加電池系統的安全性。

      2、圓柱電池的弧形表面結構在一定程度上限制了電芯之間的熱傳遞過程，對熱失控蔓延有一定的積極正向作用，而方形電芯和軟包電芯在這方面基本上是無解的。圓柱電芯在成組過程中電芯與電芯之間接觸是弧面上的“線”接觸，而方形和軟包是“面”接觸，“線”接觸使得熱量的傳遞效率顯著降低，同時圓柱電芯除了“線”接觸之外，電芯之間還有很大的空間，即使在不填充隔熱介質的條件下空氣也很好的降低了熱量的傳遞，再者，圓柱電芯隨著“全極耳”工藝的推廣，其熱量傳遞在電芯上下端蓋上更多，而弧形表面熱量傳遞也會降低。

       上述是基于不同結構鋰電池在不同應用場景的一些分析和思考，雖然重點在剖析圓柱電芯的優勢，但也不可否認圓柱電芯在某些應用領域存在的“短板”，同時也需要客觀認識方形電芯、軟包電芯的自身優勢，行業人士也有很多關于各種類型電芯的優缺點對比文獻，讀者可以查閱參考。