一顆抵五顆的4680電池產量還不夠，特斯拉與電池廠的角力戰才正開始

進入2022年以來，電動汽車業備受關注的技術中，就有4680電池和CTC（電芯直接與底盤內建）。最新的消息是，特斯拉2月中旬宣佈已在位於加州的試點工廠生產了100萬塊4680電池。

目前各產業原材料價格暴漲，已經超出了很多企業的承受範圍，所以都在考慮降本增效。4680電池的出現，契合了提升里程、降低成本的訴求，很多電動車廠都在佈局。

不過，目前來看，4680電池還處於試生產階段，尚未真正進入大規模量產階段。如何提高良品率，跨過製造製程難關，將是未來的關鍵。

什麼是4680電池？

4680電池，最早是由特斯拉在2020年9月的“電池日”上發佈。所謂「4680電池」，簡單說，就是電芯直徑是46mm，高度為80mm的圓柱形電池。這是特斯拉研發的第三代電池，此前採用的是1865電池和2170電池。相比前兩代電池，4680電池是更大個的圓柱三元電池。

▲ 松下為特斯拉打造的4680電池試製品

從原理上看，4680圓柱形電池的創新更多的是結構層面，不涉及材料體系。但從應用層面上，高鎳高矽才能發揮出4680大圓柱的優勢。

相比方形電池，4680圓柱形電池熱性能更優，內應力分佈均勻。目前，在正負極材料方面，各家4680沒有太大的差異，主要以「高鎳+石墨」、「高鎳+矽碳/矽氧」為主，這也是當前行業內其他形狀電芯的策略。

這也契合當下動力電池的發展趨勢，三元電池在材料端，開始走向高鎳低鈷/無鈷，這樣能降低成本和減少原材料短缺帶來的限制；在電池結構方面，從模組開始走向無模組方案，可以更充分地利用空間。

其實，這裡隱藏了一個問題，特斯拉為什麼選擇4680電池，而不是其他規格呢？

以一勝五，成本還更省

根據研究機構指出，4680實現了成本降低與體積降低（續航里程）的平衡。一方面，提高圓柱電池的尺寸，可以降低結構件等的成本，但降本的幅度會趨於平緩。

2020年9月，馬斯克曾介紹稱，4680電池的能量密度提升了5倍，續航里程提升了16%，輸出功率提升了6倍，並且成本還降低了14%。

另一方面，如果圓柱電池尺寸過大，空間的利用率就會降低，這就會降低電芯體積能量密度，進而會影響續航；同時，大電芯的散熱問題，一直是困擾電池產業發展的困難點。因此，在降本和續航的平衡上，4680被認為是一個「最優解」。

這裡特別需要注意的是，「最優解」指的是一個範圍，泛指大圓柱電池的尺寸，不止4860也包括4695等其他型號。

為了把實現4680電池，特斯拉採用了很多新技術，比如無極耳技術和電極乾法製程。這也讓它在製作製程上，遇到了極大的挑戰，其中電芯的一致性和量產問題，尤為突出。據瞭解，4680電芯相比2170直徑增大兩倍以上，容積是2170電芯的5倍，這帶來的結果是，電芯的生產過程中可能出現電芯容量，以及電芯內阻的不一致性問題。

與此同時，這也直接影響了電池良品率。芝加哥大學教授孟穎（ShirleyMeng）曾表示，在乾電極製造製程的大規模使用方面，馬斯克可能會經歷一次陣痛期。除此之外，在開始量產之前，需要進行一個相當漫長的設備微調過程，「電池生產本來就很困難，即使對有經驗的供應商來說也是如此。」

現實也確實如此。在早些時候，4680電芯的良品率僅為20%，在經過不斷的技術改良之後，良品率已提高至70%-80%。據瞭解，4680電芯的量產具有一定的難度，90%的良品率是實現量產的要求。

日前，一份某電芯企業專家交流的紀要顯示，截止到2021年11月，松下電池和LG能源的4680電芯的良品率在80-90%左右，寧德時代的良品率在80%左右，其他維持在70%左右甚至更低。

特斯拉製造100萬個4680電芯的消息，就是在這樣的背景下產生。

據業內人士測算，100萬個電芯僅僅能裝配1041輛Model Y，遠遠無法滿足當前的市場需求。但這則消息，預示著4680電池即將進入真正量產階段。

未來黑科技CTC（CelltoChassis）

在2020年9月的電池日上，特斯拉除了發佈了4680電芯外，還發佈了全新的整包封裝技術CTC（CelltoChassis），也就是取消電池包（Pack）設計，直接將電芯或模組安裝在車身上。馬斯克曾表示，採用了CTC技術後，配合一體化壓鑄技術，可以節省370個零部件，為車身減重10%，將每千瓦時的電池成本降低7%。