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文 | 知事者的神

编辑 | 知事者的神

4680电池产能已经成为特斯拉汽车的梦魇

(资料图片)

但在2020年，马斯克和国内外网友却将4680电池吹上了天。

当时是特斯拉的电池日，马斯克在会上发布了一款改进设计后的电池，可以将特斯拉汽车的续航提高16%，输出功率提高6倍，它的电池容量更是当时电池的5倍之多，而且成本还降低了16%。

这款电池就是特斯拉4680电池。

在发布会上，马斯克非常看好这款电池，他用了非常多的篇幅来介绍这款电池的设计，并且寄予了高度厚望，他说：“4680电池是巨大技术突破，预计只需要三年，4680电池就可以实现量产，到时候特斯拉就可以造出一辆非常吸引人，价格只有2.4万的新电动车。”

在发布会的第二天，马斯克又在推特上公布这项技术，很显然，马斯克不仅看好4680电池，而且对它充满信心。

一些国内吃瓜群众也嗨了，他们都无比看好马斯克，有的人认为：科技改变生活，马斯克完全可以做到，还有些人更直接点，认为：马斯克把火箭都打上天了，他的话不用怀疑。

然而令他们没想到的是，4680电池一次次打了他们的脸，先是产能一拖再拖，然后是性能和口碑急剧下滑，而他们的新车更是连个影子都没见到，特斯拉的股价都因此出现腰斩。

那么4680电池到底是什么？马斯克和业内为何如此看好它？它真能改变电池格局吗？又为何难产？

特斯拉研发4680电池其实也是被逼的，这和它前两代电池发展有关系。

特斯拉用的第一代电池是18650电池，它是1991年日本索尼公司发明的，18代表的是电池的直径标准18mm，65是电池的高度为65mm，至于0则代表是圆柱形状。

18650电池也是世界上最古老，工艺最成熟、成本最低的锂离子电池。

所以2008年特斯拉推出第一款车型Roadster跑车时，就是直接购买松下生产的18650电池，它的电容量约3.3mA，电压达到3.6V，能量密度高达243Wh/kg。

特斯拉将它们大量组装在一起，做成了高续航的电池包。

凭借这款电池，特斯拉Roadster跑车成为全球首款续航达到200英里（320千米）的电动汽车，几乎一战成名。

在这之后，特斯拉就一直专注圆形电池。

2016年时，特斯拉和松下合作，双方共同研发了第二代圆形电池，也就是2170，它直径和高度分别是21mm和70mm。

相比上一代，21700电池的能量密度提升了约20%，接近300wh/kg；重量减轻了约10%，而且成本反而降低了约9%，算是一次比较大的升级。

由于是自家研发的，马斯克得意的吹嘘： 21700电池将会是世界上能量密度最高，且最便宜的电池。

虽然这是马斯克一贯的夸张说法，但是在2170电池的帮助下，特斯拉model 3汽车成本和重量得到了优化，并借此打开销量，夺得欧洲、北美市场电动车销量冠军。

然而不知道出于为自家氢燃料汽车站台还是干啥，松下给马斯克安排的产能一直很少，无法满足Model 3的产能需要，气的马斯克在社交媒体上大骂松下不厚道。

为了摆脱被松下卡脖子的困扰，马斯克就决定独立自研性能更好的电池。

于是就有了第三代的4680电池，它对比前两代电池，的确有了非常大的突破，这和它在结构和工艺上创新有很大关系。

首先就是尺寸比较大，4680电池命名延续了前两代的风格，46mm代表它的直径，80mm则是它的高度。

相比前两代，4680圆柱电池尺寸上大了很多，因此也被戏称做“大胖个”。

不过，千万别小看了尺寸的提升，它给电池带来的提升非常大。

首先单个电池的尺寸越大，它的电池容量也会越多。

按照特斯拉的数据，4680的电池容量是2170的5倍，是18650的8倍以上，同时它的能量也在提升，这个我有点疑惑，不知道怎么做到的，不过数据确实是这样显示，我们后面再聊这个问题。

这样带来的第一个好处就是：汽车电池包需要的电池总数变少。

以model Y为例，续航500km版本的电池包中，如果用18650电池组装，需要7000个左右；如果用21700电池组装，数量减少到4000个；但是如果用4680电池，那么只需要960多个即可。

要知道这些电池的组装成本是很大的，要先用框架固定，然后还要将它们用电焊固定，电池数量越多、焊点也需要的越多。

所以特斯拉4680电池可以减少焊点，提高组装效率。

根据工艺数据，原本21700电池包的焊点是17000多个，但是4680电池的焊点却只有1600多个，两者相差十倍左右，效率的背后也是成本。

这还没完，电池包单个电池数量减少，那么电池的管理系统也更好估测、监测和调配，又可以缩减一笔成本。

这就是尺寸提升带来的工艺和成本减少，当然电池尺寸也不是越大越好，不然大家都做了，也轮不到特斯拉。

这是因为输出功率越大，电池的发热量也会越大，以前松下等电池厂家就是无法攻克热量和工艺问题，所以迟迟没有做大圆柱电池。

但是特斯拉的4680电池却通过全极耳和干法电极两项工艺，在理论上解决了发热和成本问题。

我们先说下电池发热：锂电池电池的发热有两个部件引起的，一个是电池正负极材料，还有一个就是电池的极耳。

锂电池的结构是由正负极材料和电解质等组成的，充放电的时候，电子在正负极、电解液以及外界线路之间来回移动。

正负极材料本身是有电阻的，而传统的圆柱电池是将正负极等材料包裹起来，它的尺寸越大，

那么正负极材料就会越长，电阻也跟着变大。

当电子经过它时，产生的热量也会变大。

所以圆柱电池的尺寸越大，热量也就越大。

这还没完，由于圆形电池的正负极被包裹住了，为了引出电极，所以就需要在正负极两端各需要用到一个金属部件-极耳，它的主要作用就是用来连接线路的，所有的电流都要经过这里，就像下图这样。

但是这样会带来另外一个问题：为了导电，极耳的材料是金属做的，而且正负极都只单独接一个，那么电流全都需要从这里经过，极耳上就会产生很大的热量，这也是电池不可控发热的主要原因。

电池尺寸和输出功率越大，经过它的电流越多，热量就越不可控，这也是传统圆形电池无法做大的原因。

所以说极耳就是导电用的，除此之外，它对电池来说反而是负担。

于是特斯拉的4680电池干脆就取消了极耳，将正负极的铜箔和铝箔剪一下，变成很多类似极耳的接头，像下图这样：

没有极耳就不会产生不可控的热量，而且有了多个极耳，电流就可以从最近的极耳移动，相当于分流出去，也减少了正负极材料产生的热量。

这样就可以解决大尺寸圆形电池的热量问题。

所以4680电池又叫4680无极耳或者是全极耳电池，不得不说这是一个非常大胆的设计，很有特斯拉的风格。

除了无极耳工艺，4680电池还有一项创新工艺，那就是干式电极涂布技术。

锂离子电池的正负极材料是金属氧化物和石墨，它们都是粉末状，只不过通过涂抹的方式附着在正负极铜箔和铝箔上。

传统的制造工艺湿法涂布，简单来说就是将正负极的相关材料，溶解在溶剂中，然后涂抹在铜箔和铝箔上，再进行干燥处理。

因为这类溶剂有毒，所以最后还要对溶剂进行回收和处理，而干燥和回收阶段需要大量的能耗，成本相当高。

而4680电池用的则是干法涂布，将正负极粉末等材料直接用粘合剂粘在铜箔和铝箔上，然后用多重等工艺将其固定在上面。

这样就减少了干燥和回收的环节，相应的就是减少了成本。

所以综上你可以看到，通过尺寸和几个工艺的创新，4680电池的各项性能都得到了较大的提升。

按照特斯拉公布的数据显示：4680电池可以将容量提升5倍，输出功率提升6倍，电量从10%充到80%仅需15分钟，而且成本还下降了14%，在很多人看来，这就是一次革命性技术提升。

因此它的诞生很快就被媒体评选为未来高端电池的发展方向之一。

中国亿纬锂能董事长甚至用：极致的标准、极致的可靠、极致的制造和极致的体系来形容4680电池，这是一个非常高的评价。

特斯拉自己同样非常看好4680电池。

在他们的战略中，4680电池将被率先用在新一代的Model Y和新一代Cybertruck皮卡车型上，然后逐渐在其他车型中替代原来的2170电池。

尤其是Cybertruck皮卡，它是特斯拉战略的重点。

中国人可能不太理解皮卡的重要性，实际上皮卡是美国市场上最畅销的车型。

2021年时，美国汽车销量前三名都是皮卡，更夸张的是自1981年起，美国新车销量榜第一都是福特的F系列皮卡，2021年更是卖出72.6万辆，销量非常恐怖，

而特斯拉推出的Cybertruck电动皮卡就是瞄准这个赛道，为了给它造势，马斯克用：“我们有史以来最强大的产品。”来形容它。

不过它的性能非常出色，拥有高达3500磅的有效载荷和以及1.4万磅的牵引力，续航也将达到500公里以上，这样的车型只有高容量、高输出功率的4680电池才能支撑的起来。

因此4680电池事关特斯拉的未来布局，有些特斯拉的支持者甚至将它捧到了可以“血虐”其他车企的地步。

理论上确实如此，如果特斯拉能造出4680电池，那么特斯拉将进一步完善产品线，降低旗下车型的价格，其他电动车几乎很难与他们匹敌。

然而让马斯克没想到的是，4680电池会一次次的打他脸。

2021年1月时，马斯克在财报上宣布4680电池将在当年就实现量产，但是仅仅过去半年，马斯克就改口了，将量产时间推迟到2022年。

2022年年初，马斯克对外透露，德州工厂已经在用 4680 电池制造 Model Y了，应该很快就可以量产，但是却给不出具体的时间表，而到了8月份特斯拉股东大会时，他又改口了说说2022年底可以量产。

马斯克反复横跳，就是掌握不好4680量产的时间，一直持续到2022年年底，特斯拉终于公布了4680电池的具体产能。

结果非常的惨，而且产能和口碑同样拉胯。

根据特斯拉自己透露，2022年年底时，4680电池在每周产能只有86万块电池，刚好满足1000辆汽车的使用。

按照这个产能，特斯拉每个月只能生产4000多个电池包，而仅特斯拉一个月能卖出几十万辆的汽车，连塞牙缝都不够，更别说再支撑皮卡冲击美国市场了。

这还没完，除了产能拉胯，4680电池的口碑也全面下滑。

原本特斯拉的提供的数据是4680电池不仅能将电池的容量提高5倍，而且单电池的能量密度也能增加35%，然而现在的4680电池能量密度是只有244 Wh/kg，比上代2170电池还低10%。

说好的全方面碾压呢？结果比上代还差了？

这个结果让很多人大跌眼镜，有些特斯拉车主对着马斯克破口大骂，说这只是一场电池秀。。

为啥会发生如此大的转变呢？其实这和马斯克以及特斯拉的风格有关系。

特斯拉发布4680电池的时候，很多技术和工艺还没有经过验证，换句话说，它只是一个实验室产品，一般这种技术是不对外公布，只有已经能确定量产，企业才会拿出来公布。

但是马斯克这人大家也知道，有啥技术都是先吹再做，他的一贯做法就是先把资本炒热，那么做啥都会比较容易，如果做不成，那只能被打脸。

当然打脸谁都不喜欢，所以马斯克和特斯拉为4680电池量产做了很多准备。

2019年时，特斯拉斥资2.35亿美元收购了Maxwell 公司的超级电容业务，其中干法涂布就是这家研发出来的，为4680电池研发和量产提供了技术保证。

2020年，特斯拉发布4680电池后，就着手布局量产工作。

由于前两代电池一直受制于松下的产能，所以这次他们学乖了，没有将希望都压在松下身上，而是选择多点布局。

一方面，特斯拉将部分4680产能留给松下，用来稳住它，另一方面，他们开始寻找新的合作伙伴，比如：中国的宁德时代、韩国的LG，这两者都为特斯拉生产电池。

但这两者都不是特斯拉的主要布局方向，他们最相信的还是自己，位于德国柏林的超级工厂原先的规划就是承担特斯拉电池的生产任务，其次才是整车制造。

在一开始时，马斯克对德国超级工厂的期望非常大。

在工厂还没建成前，他就多次夸奖德国汽车工业的实力出众，在他看来德国不仅拥有非常齐全的产业链，而且杰出的工程师非常多，肯定可以帮助特斯拉攻克4680电池的工艺问题。

所以在德国柏林州政府主动招募后，马斯克当即接受合作，他们当时甚至喊出超越中国的口号。

但是接下来的发展，却超出了马斯克的意料。

先是德国工厂被环保人士搞得，原本预期在2021年投产的超级工厂，硬是拖到2022年的3月份才开工，足足延迟了大半年。

结果好不容易开工了，德国工会开始作妖了，马斯克无比看好的工程师根本上不上他们的工资，选择了罢工。

于是很多生产计划都被耽误了，电池生产更是遥遥无期。

马斯克一看这样不行，连补贴都不要了，赶紧将4680的产能转移到美国德州奥斯汀工厂生产，结果生产过程也不理想。

4680电池的干式涂布工艺虽然能降低成本，但是此前从来没有人这么做过，特斯拉在实践中遇到很多的问题，比如正负电极的平整度问题。

4680电池相比于之前的电池，电极的长度、宽度、厚度都大幅增加，涂布的过程中会收到挤压、热压、静电喷涂等影响，更容易出现不平整等瑕疵问题，导致4680产能不仅无法提升产能，就连成本也变高了。

与之相比的是，其他电池厂家也跟着发布旗下的新型电池：宁德时代的麒麟电池、亿纬锂能和宝马签署合作协议，将在2023年开始量产，比亚迪也推出新一代刀片电池。

以中国为首的电池厂家正在拼命追赶特斯拉，他们有的押注方形电池，有的在圆形电池上虎视眈眈。

特斯拉4680电池面临着前有断崖，后有追兵的境遇。

4680电池在特斯拉战略里占据非常大的地位，它难产就意味着特斯拉的皮卡和新型Model Y产能也会跟着受挫。加上其他车企追赶，特斯拉的销量开始下滑，2022年没能完成全年的预定目标。

美国人其实特现实，特斯拉情况不好，他们不是想着扶持，而是落井下石，于是一群资本家狂涌而上，摩根大通分析师下调特斯拉股价，大量投资公司做空特斯拉。

这种情况在特斯拉历史上不是没有发生过，2018年前后特斯拉也陷入产能噩梦，当时中国扶了马斯克一把，现在他只能靠自己了。

事实上4680电池的优势还是非常明显，特斯拉的良品率也已经拉倒80%以上了，如果再努力一点还是能成功。

只是留给他们的时间并不是很多了，你们觉得他们在2023年能成功吗？