倒退10年，国内新能源汽车产业处于起步阶段，技术尚未取得突破，电动车充电速度慢、续航里程短，显得十分鸡肋。随着大量研发力量的投入，电池技术有了长足进步。不久前，特斯拉和宝马相继 量产大圆柱电池，这种新型电池有什么好处呢？

从“小圆柱”到“巨无霸”

18650电池诞生于1991年，为节省成本而定下的一种标准性锂离子电池型号，由索尼量产，早期应用于笔记本电脑、电动工具等领域。所谓18650指的是电池的规格型号，18表示电池直径为18mm，65表示电池长度为65mm，0表示为圆柱形电池。这一设计巧妙平衡了体积与能量密度，但仅针对小型电子产品。

2008年，特斯拉发布Roadster，采用数千节18650电池串联的方式组成电池组。虽然18650电池技术成熟，但由于为小型电器设计，对新能源汽车来说单体容量低，需数千节串联，成组效率低，从性能、容量、可靠性等方面来说，都不太适宜。

2016年，21700电池量产上市，电池直径大幅提升21mm，单体容量也提升至5Ah，通过增大电芯体积，减少了30%的电芯数量，有效降低了电池包的复杂度。相较于18650电池，21700电池大幅缩减单体电芯的数量，生产成本有效降低，续航里程有效提升。

大圆柱电池 结构创新 性能突破

2020年，4680电池亮相，由于新电池直径达到46mm，因此也称之为大圆柱电池。目前市面上有多种大圆柱电池，其直径均为46mm，高度则有80mm、95mm、120mm等规格，单体能量较21700电池提升5倍，功率提升6倍，能量密度300Wh/kg以上，单体容量提升27Ah以上，成组效率大幅提升。

以宝马大圆柱电池为例，和此前方形电芯相比，正极所含镍含量更高，钴含量减少，负极所含硅含量增加。得益于此，大圆柱电芯的能量密度较前代提高20%，续航里程提升30%，充电速度提升30%。

当然，各项性能的提升，不只是加大电池的体积得来，也需要新型电池技术的加持。

在18650、21700等小圆柱电池及方形电池中，极耳是从正负极片上焊接引出的金属片连接外部电路。这种设计，电流需从极片边缘通过极耳汇集，导致局部电流密度过高，充电尤其快充时电池容易发热。同时，极耳占用电池内部空间，且需额外焊接工艺，增加重量和成本。最后，极耳与极片的焊接点易因振动、膨胀而脱落，或因氧化导致接触不良，影响电池寿命。

大圆柱电池采用无极耳技术，结构上将正负极片直接延伸到电池的顶部和底部，顶部作为正极，底部作为负极，导电部位从“点接触”变为“面接触”，导电面积扩大数十倍，电流分布更均匀，避免了局部过热。

据了解，传统21700电池单极耳内阻约30mΩ，4680电池采用全极耳后内阻降至15mΩ以下，充电电流承载能力提升至少1倍。同时，电流均匀分布使极片温差从传统电池的10℃以上降至3℃以内，热失控风险明显降低。取消极耳后，电池内部空间利用率也得到进一步提升，同等体积下也增加了电池容量。

从18650到21700再到大圆柱电池，技术演进的本质是提升能量密度、充电速度、安全性并降低成本。而技术不断发展，大圆柱电池只是中途站，未来还有固态电池甚至小型反应堆电池，给人 无限遐想。（朋月）

来源：中国质量新闻网