大圆柱电池以其优良性能备受企业青睐，不少企业相继进军该领域推动其发展。记者注意到，今年以来，已有亿纬锂能、特斯拉等多家企业相继公布其大圆柱电池最新进展。
事实上，此前不少业内人士曾预测2023年是大圆柱电池大规模量产元年，不过，但受制于工艺等因素，大圆柱电池大规模量产时间却一推再推。
业内人士认为，随着越来越多车企、电池企业争相布局大圆柱电池，其正逐渐从产能筹备阶段过迈向大规模量产阶段，有望在2024年真正撬动市场。
●先后争相入局
近日，研究机构EVTank、伊维经济研究院联合中国电池产业研究院共同发布的《中国圆柱锂离子电池行业发展白皮书（2024年）》（以下简称《白皮书》）显示，2023年，全球圆柱锂离子电池出货量同比微增3.5%至123.7亿颗。EVTank分析认为，2023年全球圆柱电池出货量增长的主要动力之一是，以特斯拉为代表的电动车销量增长带动EV圆柱出货量增长。
大圆柱电池率先被特斯拉“带火”。自2020年9月发布4680电池以来，特斯拉一直在推动其量产装车进程。相比2170电池，4680电池的单体能量提高了5倍。特斯拉今年1月表示，今年将成为4680大圆柱电池重要的产能增长年，将在2024年三季度新建4条4680电池产线。
事实上，除特斯拉外，我国多家企业也正密集布局大圆柱电池。1月31日，搭载亿纬锂能大圆柱电池的江淮瑞风RF8正式上市，成为继江淮钇为3、特斯拉Cybertruck后，又一款搭载大圆柱电池的量产车型。
亿纬锂能近日表示：“现在已经有两家国企背景的客户在使用公司的大圆柱产品，主要是PHEV，我们预计之后会有更多的车企会用，公司的46系列大圆柱电池装车会越来越多。”
此外，1月，欣旺达表示，公司大圆柱电池正在与客户进行研发，处于中试水平，后续将根据客户的需求逐步进行产能布局；同月，中韩（惠州）产业园恒泰新一代全极耳大圆柱电池项目正式投产。据悉，该项目是目前国内第二条46系列大圆柱全极耳电池量产产线，主要产品是全极耳46135LFP电池，年产能达1GWh；2023年11月，中创新航表示，将在2024年四季度实现46系列6C充电倍率大圆柱电池的量产。
据了解，目前，已布局或规划大圆柱电池阵营已有宁德时代、亿纬锂能、LG新能源、松下、三星SDI、比克电池、远景动力等多家国内外电池企业。
●工艺难题未解
按照封装形式划分，动力电池可分为方形、软包、圆柱3类。对于圆柱电池的优势，伊维经济研究院研究部总经理、中国电池产业研究院院长吴辉表示：“圆柱电池生产自动化程度高，标准较为统一，后期的能量密度也会较高，并且制造成本相对软包等也会更低。”
大型化是圆柱电池发展的必经之路。据了解，大圆柱电芯体积变大，需要的电池单体数量下降，焊接配件相应减少，提高电池成组效率，简化BMS管理难度；在性能方面，大圆柱电池较大的尺寸使得金属外壳占比降低、正负极活性材料的比例上升，能量密度提高。“大圆柱电池单体比小圆柱电池要大5—6倍，系统集成难度相对较低，集成效率会更高。未来大圆柱电池可大量应用于中高端车型中。”吴辉表示。
而对于三元大圆柱电池的优势，亿纬锂能认为：“结构上，圆柱电池在生命周期内不会膨胀，结构稳定性相对最优，安全性能更高。性能上，全极耳设计使电池内阻更低，且三元电池低温性能、快充性能更好。成本上，从材料采购成本来看，三元相比磷酸铁锂会贵一点，但如果把回收算进去，具备规模后，三元的成本也具备优势。”
不过，目前受工艺因素制约，大圆柱电池的良品率不及小圆柱电池，使得大圆柱电池尚处于小批量出货，未能成熟大规模量产。“目前大圆柱电池的难点在于工艺，主要体现在全极耳的制造效率和产品直通率，这是影响大圆柱电池能否量产的关键。”欣旺达相关负责人2023年9月表示。
●动储双轮驱动
值得注意的是，随着电池行业产能过剩、技术革新加速，企业间竞争也异常激烈。《白皮书》显示，从2023年主要圆柱电池企业竞争格局来看，行业集中度进一步提升，其中前三家韩国LGES、日本松下和韩国SDI合计市占率提升10.1%，国内亿纬锂能和横店东磁市占率分别提升0.1%和1.2%，其余均呈现不同程度下滑。
在业内人士看来，大圆柱电池一旦实现规模化量产，将成为方形动力电池的有力竞争对手。不过，企业要首先解决工艺问题、提升产品良率，通过技术创新破局，才能进一步推进大圆柱电池量产进程，提升市场份额。
尽管目前大圆柱电池发展还不及预期，但行业仍对大圆柱电池发展普遍保持乐观态度。事实上，除电动汽车外，户储需求的增长也是2023年大圆柱电池出货的增长动力之一。在吴辉看来，大圆柱电池未来在电动汽车、储能市场份额肯定会有所增长。华泰证券研报指出，预计2027年全球大圆柱电池装机量有望达429GWh，对应市场规模2144.8亿元，2023—2027年复合年均增长率可达110.7%；预计2027年全球大圆柱户储电池装机量将达到21.7GWh，2023—2027年复合年均增长率可达168.0%。
日前，国家能源局印发的《2024年能源工作指导意见》指出，要加快能源新业态新模式。编制加快推动氢能产业高质量发展的相关政策，有序推进氢能技术创新与产业发展，稳步开展氢能试点示范，重点发展可再生能源制氢，拓展氢能应用场景。
作为一种清洁零碳能源，氢能被认为是未来较具潜力的脱碳燃料。近年来，在相关政策推动和产业积极参与下，我国氢能产业迎来快速发展。但整体来看，由于尚处发展初期，绿氢成本相对较高，经济性成为制约氢能产业规模化发展的关键问题之一。
●项目持续增长
浙商证券研报指出，新型电力系统构建及传统行业绿色转型双轮驱动下，未来绿氢市场增量巨大。“预计到2060年左右，我国氢气年均总需求约1.3亿吨，可再生能源电解水制氢占比将超过70%，成为有效供氢主体。以可再生能源为主体的电力系统长周期、大容量储能与调峰对可再生能源制氢产业的电力输出，叠加钢铁、化工、水泥、交通运输等行业通过与绿氢产业耦合释放大规模氢能消费需求潜力，将成为未来可再生能源制氢产业发展的两大主要驱动力。”
得益于较大的未来市场需求预期，近年来，我国绿氢示范项目数量持续增长，电解水制氢进入大规模示范新阶段。
2023年8月，我国首个万吨级光伏发电直接制绿氢项目——新疆库车绿氢示范项目全面建成投产。据了解，随着配套的光伏电站实现全容量并网，该项目可以满负荷生产绿氢，每年生产2万吨绿氢，用于替代炼油加工中使用的天然气制氢，实现现代油品加工与绿氢耦合低碳发展，全面建成投产标志着我国绿氢工业化规模应用实现零的突破。截至去年12月21日，新疆库车绿氢示范项目已平稳运行4200小时，累计向用户端塔河炼化输送绿氢2236万方。
中国产业发展促进会氢能分会的统计数据显示，2023年，我国签约、获批及公示的绿氢项目数量累计达74个，项目规划总投资突破4700亿元，全部投产后新增绿氢产能将达280万吨/年，预计到2024年底，绿氢项目新增数量将超过100个。
●降本是首要问题
当前，我国绿氢产业仍处在发展初期，主要以示范项目为主，并不具备经济性。在业内看来，绿氢偏高的成本是目前制约氢能产业大规模发展的主要问题。
清华大学化工系副研究员唐城此前接受《中国能源报》记者采访时指出，目前电解水制氢成本仍偏高，是化石能源制氢的3—5倍，且现有成熟的电解槽装备对波动性光伏和风电的适应性较差，主要还是以市电为主，并不是真正意义上的绿氢。
中国科学院大连化学物理研究所研究员王集杰指出，整体来看，在绿氢的成本构成中，电费占70%，设备投入、其他运行成本占30%。在西部风光资源较好的内蒙古、甘肃、宁夏、青海、新疆一带，光伏发电每度已经低于2角钱，风电略高一点。如果按1方氢耗5度电来算，制1方氢气的整体成本为1.4元左右，而煤制氢的成本大概是每方0.6—0.8元。另外，由于可再生能源发电存在间歇性，无法保证生产的连续性。因此，现在一些项目会使用部分市电让电解槽尽量连续运行，这样一来，成本就更高了，而且这也会导致生产出来的氢并不是真正意义上的绿氢。
北京清华工业开发研究院副院长、水木明拓（达茂）氢能源科技有限公司总经理付小龙日前接受《中国能源报》等媒体采访时指出，在整体行业投入中，资本缺环或投资不足的情况还是非常明显。“在行业发展前期，企业付出高额投资成本时，谁来为绿氢的绿色溢价买单，目前这样的资本是缺乏的。”
因此，在付小龙看来，目前首先需要解决绿氢的成本问题，尽可能降低成本，同时要跟全球市场去谈绿色溢价，只有这两件事情解决了，绿氢的商业逻辑才会成立。
●持续推动技术和商业模式创新
如何破解目前制约绿氢产业发展的经济性难题？
多位业内人士指出，首先在生产端，要持续推动电解水制氢技术创新，提高绿氢制取的规模、效率和稳定性；另外，应更完整地关注生产和应用的整体关系，持续探索创新的商业模式，从全产业链的角度推动生产侧和应用侧的共同发力。
“为适应大规模可再生能源制氢，电解槽大型化、降低制氢电耗、提高运行调节范围、提高寿命是技术发展趋势。”中国华能集团清洁能源技术研究院氢能技术部主任王金意指出，核心材料的基础研发在PEM电解槽实现低电耗、耐高压和大型化过程中扮演关键角色。
另外，从应用侧来看，要降低绿氢成本，中间的储运环节降本至关重要。在付小龙看来，氢作为分子量最轻的元素，非常难以运输，而甲醇、氨等都是很好的氢载体，在中间环节将氢转换为方便运输的甲醇或氨，再在终端应用环节转换为氢，是一个很好的解决方案。
上汽集团原总工程师、阳氢集团董事长程惊雷也表示，发展氢能的基础逻辑是寻找到能够链接传统能源、可再生风光电源和氢能的主流解决方案，这个方案必须是碳循环、可再生的大宗能源，以绿色甲醇为代表的氢基能源是首选。“在生产侧，以能源化工将绿氢和二氧化碳耦合大规模制备绿色甲醇，以绿色能源、绿色工艺生产绿色产品，在流通领域实现氢的长距离运输及大规模、高效率、低成本应用；在应用侧，通过甲醇重整高效制取氢气实现‘即产即用’，形成有效的商业闭环，低成本促进氢能广泛应用。”