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特斯拉引以為傲的4680電池，量產(chǎn)遇到大問(wèn)題了！連諾貝爾獎(jiǎng)得主也確認(rèn)了。

外媒路透社近日在采訪了12位電池專家后獲悉，因?yàn)殡娦旧a(chǎn)中的“干式涂布”工藝遲遲無(wú)法投入大規(guī)模量產(chǎn)，特斯拉的4680電芯自今年投產(chǎn)后一直都處于小批量生產(chǎn)階段，進(jìn)而只有少量特斯拉的車(chē)型能夠搭載4680電池進(jìn)行交付。

并且因?yàn)楫a(chǎn)量太小，4680電池原本應(yīng)該發(fā)揮的大幅降低電池成本的作用也被打了個(gè)對(duì)折。

憑借無(wú)極耳、硅基負(fù)極等多個(gè)新設(shè)計(jì)，4680電池在2020年發(fā)布時(shí)用一系列強(qiáng)勁的性能指標(biāo)吸引了全球的密切關(guān)注。特斯拉方面聲稱，在配合CTC技術(shù)后，能夠讓電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航提升54%，且電池成本還能大幅下降。

猛一聽(tīng)這簡(jiǎn)直就是電動(dòng)車(chē)界的爆炸性技術(shù)突破，是明日之星。

但等了近2年之后，搭載4680電池的Model Y在美國(guó)已經(jīng)交付用戶，大家發(fā)現(xiàn)這些車(chē)型的續(xù)航不僅沒(méi)有提升反而還下降了，甚至現(xiàn)在連量產(chǎn)問(wèn)題都還沒(méi)解決……

那么4680電池在生產(chǎn)中到底遇到了哪些問(wèn)題？它到底采用了哪些技術(shù)創(chuàng)新，又能給特斯拉帶來(lái)哪些提升呢？路透社通過(guò)與12位了解特斯拉4680電池技術(shù)的專家進(jìn)行溝通后，回答了這些關(guān)鍵問(wèn)題。

01.干式涂布技術(shù)難突破，4680電池量產(chǎn)受阻

2020年9月，特斯拉在電池日活動(dòng)上正式發(fā)布了引起全球關(guān)注的4680電池（電芯），并在今年于正式投產(chǎn)，安裝在特斯拉美國(guó)得州工廠生產(chǎn)的Model Y車(chē)型上。

▲特斯拉展示的4680電芯

該電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵是干式涂布工藝（dry-coating）。但專家們卻透露特斯拉在推進(jìn)這一工藝量產(chǎn)中卻遇到了不少挑戰(zhàn)。

鋰離子電池的共同發(fā)明人、2019年諾貝爾獎(jiǎng)得主之一Stan Whittingham向外媒表示，“我認(rèn)為他（馬斯克）終將解決這個(gè)問(wèn)題，但不會(huì)像他計(jì)劃得那樣快，因?yàn)樵摴に嚾孕枰恍r(shí)間來(lái)測(cè)試?！?/p>

在使用傳統(tǒng)濕法工藝涂抹電極時(shí)，電池生產(chǎn)商將材料與有毒的黏合劑溶劑混合。一旦完成涂層，電極就會(huì)在大型烘箱中干燥，在此過(guò)程中蒸發(fā)的有毒溶劑會(huì)被回收、處理和循環(huán)利用，而這些都增加了成本。

▲干電極生產(chǎn)過(guò)程

干式涂布工藝則不同了，在這項(xiàng)技術(shù)中，電極使用不同的黏合劑進(jìn)行涂抹，幾乎不使用液體，因此它們不需要被干燥。這意味著它更便宜、更快，對(duì)環(huán)境的破壞也更小。

特斯拉方面曾表示，該工藝幫助特斯拉將成本減少了三分之一，并將工廠的占地面積和能源消耗削減到濕法工藝的十分之一。

理論上看，該工藝確實(shí)很香，但現(xiàn)實(shí)卻相當(dāng)骨感。

2019年，特斯拉通過(guò)出售股票，以2.35億美元收購(gòu)了Maxwell公司。后者為其超級(jí)電容器研發(fā)出了干電極技術(shù)和干式涂布工藝。

據(jù)了解，Maxwell的干電極技術(shù)和干式涂布工藝不僅可以讓電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力得到提升，而且該項(xiàng)技術(shù)還可以大幅簡(jiǎn)化制造工藝，制造成本可以減少10至20個(gè)百分點(diǎn)，還能讓電池能量密度至少提升20至30個(gè)百分點(diǎn)。

▲Maxwell干電極技術(shù)介紹

但電動(dòng)汽車(chē)使用的動(dòng)力電池因?yàn)楦蠛透?，所以難以用干式涂布工藝在保證質(zhì)量的情況下進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)。

“他們可以進(jìn)行小批量生產(chǎn)，但一旦加大產(chǎn)量就會(huì)遇到非常多的問(wèn)題，太多了?！币晃唤咏厮估膶＜疫@樣向路透社評(píng)論道。

專家表示，因?yàn)楫a(chǎn)量太小了，所以該工藝原本應(yīng)該帶來(lái)的節(jié)約成本的效果根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

電池專家們分析稱，目前搭載4680電池的Model Y的成本也只能下降2000~3000美元（約合人民幣13956元至20934元）。這個(gè)數(shù)字只相當(dāng)于特斯拉在4680電池發(fā)布會(huì)上公布的一半。

并且節(jié)省的這兩千多美元，主要還是因?yàn)殡姵馗罅瞬拍軐?shí)現(xiàn)的。

▲4680電池

特斯拉原來(lái)需要使用4400個(gè)2170電芯為Model Y供電，即工人需要焊接17600個(gè)點(diǎn)（每個(gè)電池有4個(gè)焊點(diǎn)），才能組裝好一個(gè)電池組。

如果是4680電芯僅需830個(gè)，每個(gè)電芯只有兩個(gè)焊接點(diǎn)，焊點(diǎn)也減少到1660個(gè)，成本顯著降低了。而且更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)還意味著連接器和其他部件更少，這使得特斯拉能夠進(jìn)一步節(jié)省勞動(dòng)力成本和機(jī)器時(shí)間。

而如果干式涂布工藝能夠規(guī)模量產(chǎn)，則能讓Model Y所搭載的4680電池組的成本減少5000~5500美元（約合人民幣38379元）成本的一半）——比2170電池要減少一半。

而早在今年2月份，外媒autoevolution就援引一位博主的消息報(bào)道稱，特斯拉加州工廠的4680電芯良品率仍然很低，而這可能會(huì)影響電池的質(zhì)量。

當(dāng)時(shí)博主放出的文件圖片顯示，當(dāng)天有14臺(tái)機(jī)器在運(yùn)行，4680電芯綜合良品率達(dá)92%。其中一臺(tái)機(jī)器因?yàn)樾枰脕?lái)培訓(xùn)得州工廠的員工，所以所產(chǎn)電芯的不良率達(dá)到了82%。

▲博主放出的文件圖片

生產(chǎn)數(shù)據(jù)還顯示，當(dāng)天工廠只生產(chǎn)了大約6250個(gè)電芯。而一輛Model Y大約需要830個(gè)電芯，這就意味著當(dāng)時(shí)工廠的產(chǎn)能大約只能滿足7輛Model Y的生產(chǎn)。

而在8月份的特斯拉股東會(huì)上，馬斯克仍宣布將在2022年底將大規(guī)模量產(chǎn)4680電池。但從專家的分析來(lái)看，這一目標(biāo)顯然難以實(shí)現(xiàn)。

02.4680版Model Y續(xù)航無(wú)驚喜，主要是降本

今年4月，據(jù)外媒Drive Tesla Canada報(bào)道，特斯拉向其員工發(fā)送了一封郵件，郵件內(nèi)容顯示美國(guó)得州生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航版Model Y的起售價(jià)格為5.999萬(wàn)美元（約合38.1萬(wàn)元人民幣）。

需要注意的是，郵件里提到的得州工廠生產(chǎn)的Model Y正是特斯拉首款搭載了4680電池的車(chē)型。曝光的信息顯示，新車(chē)為雙電機(jī)版本，EPA續(xù)航為279英里（約為449公里），0～60英里（約為96.5公里）/時(shí)的加速時(shí)間為5.0秒，最高速度可以達(dá)到217km/h。

名為Spoken Reviews的YouTube博主還買(mǎi)了一輛4680版Model Y并對(duì)其進(jìn)行了評(píng)測(cè)。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，博主推測(cè)，在平均車(chē)速為75英里/小時(shí)（約121公里/小時(shí)）的條件下，得州產(chǎn)的Model Y全驅(qū)版實(shí)測(cè)滿電續(xù)航可以達(dá)到230英里（約370公里）。

▲博主曬出的說(shuō)明書(shū)

而通過(guò)對(duì)中美歐特斯拉入門(mén)版Model Y的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，4680版Model Y的續(xù)航和加速并沒(méi)有明顯的亮點(diǎn)，與傳統(tǒng)2170電池并無(wú)很大差異。

▲中美歐特斯拉入門(mén)版Model Y參數(shù)對(duì)比（中間的是4680版Model Y）

特斯拉官方解釋說(shuō)，用4680電池以后Model Y全驅(qū)版性能下降是為了讓更多的人開(kāi)上特斯拉Model Y。不過(guò)網(wǎng)友并不買(mǎi)賬，認(rèn)為特斯拉是為了不影響其他版本Model Y的銷(xiāo)售，同時(shí)還想降低成本，既要面子，又要里子。

03.2020年發(fā)布4680電池，看起來(lái)很不錯(cuò)

有意思的是，在2020年9月的特斯拉電池日活動(dòng)上，馬斯克對(duì)4680電池信心滿滿，計(jì)劃在今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

當(dāng)時(shí)，馬斯克稱4680電芯的單體能量提升了5倍，輸出功率提升了6倍。再配合著CTC（電芯直接裝入底盤(pán)）技術(shù)，新電芯整體能讓電動(dòng)車(chē)的續(xù)航提升54%。

按照這個(gè)數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)能讓Model 3長(zhǎng)續(xù)航版的NEDC續(xù)航從668公里升至1000公里以上。

為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，特斯拉從電芯的結(jié)構(gòu)和材料上，都進(jìn)行了革新——采用了更大的外形（直徑46mm，高度80mm）、內(nèi)部取消了極耳、用硅基材料替代了碳基負(fù)極，并進(jìn)一步降低了正極鈷元素的含量。

特斯拉要做的，并不僅僅是提升電池的性能。上述改進(jìn)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化材料和裝配工藝的做法，同時(shí)還降低了電池的成本。

再加上優(yōu)化礦物開(kāi)采和提煉流程、用自動(dòng)化設(shè)備改進(jìn)電芯制造工藝、開(kāi)發(fā)電池回收技術(shù)等，特斯拉還將電池的度電成本（即每度電的價(jià)格）降低了56%。

▲特斯拉自動(dòng)化電芯產(chǎn)線

當(dāng)然，當(dāng)時(shí)這個(gè)新電芯看似很美好，但其實(shí)里面部分技術(shù)還處于研究階段，比如硅基負(fù)極目前還是一個(gè)行業(yè)難題。所以特斯拉這次公布的技術(shù)，離量產(chǎn)還有距離。

而在這次電池日上，馬斯克也著重講到了干電極技術(shù)的生產(chǎn)。

生產(chǎn)時(shí)需先對(duì)電極進(jìn)行濕法處理，然后再將其引入到干電極技術(shù)，具體流程是將粉末狀的材料壓成膜，然后進(jìn)行干電極涂層，這一加工過(guò)程的工藝也比較復(fù)雜，當(dāng)時(shí)特斯拉還未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。但好處是采用這一技術(shù)后，電池生產(chǎn)操作難度也降低了10倍。

▲干電極生產(chǎn)過(guò)程

當(dāng)時(shí)馬斯克也聊了4680電芯的裝配，他表示，就像飛機(jī)的結(jié)構(gòu)燃料箱位于機(jī)翼中一樣，特斯拉的電芯也將直接裝入底盤(pán)，成為車(chē)輛底盤(pán)的一部分（即CTC技術(shù)）。

這個(gè)技術(shù)首先是要用先進(jìn)的一體沖壓技術(shù)來(lái)做出車(chē)身，然后再將電芯裝入車(chē)輛中部。特斯拉表示，這種裝配工藝在保持容量不變的情況下，能夠省掉370個(gè)車(chē)身零部件，減輕10%的車(chē)身重量，同時(shí)還電池更接近車(chē)身中心，能夠更好平衡車(chē)身，提升穩(wěn)定性。

▲特斯拉4680電芯可直接裝入底盤(pán)

馬斯克還在電池日前在推特上表示，預(yù)計(jì)要到2022年才能量產(chǎn)新一代電芯，并且這個(gè)電芯將主要用于Semi卡車(chē)、火星皮卡和新一代的Roadster跑車(chē)。當(dāng)時(shí)，他并未透露新電芯將用于Model Y，或許他當(dāng)時(shí)就對(duì)新電芯的產(chǎn)能比較擔(dān)心。

▲馬斯克當(dāng)時(shí)表示2022年或更晚才能量產(chǎn)

04.電池企業(yè)都在跟進(jìn)，國(guó)內(nèi)玩家領(lǐng)先一步

據(jù)了解，松下、LG和三星等電池供應(yīng)商的4680電池產(chǎn)線正在逐步鋪開(kāi)，國(guó)內(nèi)的電池廠商也在該賽道提前布局，唯恐落于人后。

今年2月，據(jù)外媒CleanTechnica報(bào)道，松下正在翻新工廠設(shè)備，將要試生產(chǎn)4680電池。松下當(dāng)時(shí)還表示4680電池若能交付，將首向特斯拉供應(yīng)。不過(guò)，或許要到明年，松下才能量產(chǎn)4680電池，目前相關(guān)產(chǎn)線正在建設(shè)中。

▲4680電池與以往電池對(duì)比

今年6月，LG也宣布將投資5800億韓元（約合38億元人民幣）建設(shè)4680電池生產(chǎn)線，但是投產(chǎn)的時(shí)間也在明年。

當(dāng)外媒的目光只聚集在海外電池巨頭身上時(shí)，他們往往會(huì)忽略一個(gè)事實(shí)，那就是中國(guó)早有企業(yè)拿出4680電池實(shí)物了。

而國(guó)內(nèi)最早拿出4680電池中國(guó)企業(yè)恐怕要數(shù)比克電池了。2021年3月19日，中國(guó)國(guó)際電池技術(shù)展覽會(huì)（CIBF 2021）在深圳開(kāi)幕，比克電池?cái)y帶多種規(guī)格的電池實(shí)物參展，其中就包括4680電池。

比克電池副總裁李丹在接受采訪時(shí)透露，4系列（直徑46mm電芯產(chǎn)品）目前主要是定制產(chǎn)品，客戶可以與比克電池進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)發(fā)、制定電池的具體參數(shù)，而非定制化的量產(chǎn)版本大約會(huì)在2022年年底面世。

在2021上海車(chē)展上，億緯鋰能也將自家的4680電池帶上了展臺(tái)。

億緯鋰能基礎(chǔ)材料與技術(shù)研究室主任冀亞娟在接受采訪時(shí)表示，億緯鋰能布局的是46800和46950兩個(gè)大圓柱電池。公司在2023年后會(huì)逐步將大圓柱電池進(jìn)行市場(chǎng)推廣，預(yù)計(jì)2023時(shí)年產(chǎn)能達(dá)到20GWh，2024年達(dá)到40GWh。

▲億緯鋰能4680電池展品

同樣帶著4680電池展品登陸上海車(chē)展的還有力神電池。不過(guò)車(chē)東西沒(méi)能找到更多關(guān)于力神4680電池的信息，只是找到了其他媒體在現(xiàn)場(chǎng)拍到的照片。

▲億緯鋰能4680電池（左）和力神4680電池（右圖左一）（圖片來(lái)源見(jiàn)水?。?/p>

不管怎么說(shuō)，目前已經(jīng)有三家中國(guó)企業(yè)帶著4680電池成品參加了大型展會(huì)。而且，未來(lái)可能還會(huì)有更多企業(yè)加入進(jìn)來(lái)。

05.結(jié)語(yǔ)：新技術(shù)發(fā)布容易量產(chǎn)難

回想2020年的特斯拉電池日，可謂是萬(wàn)眾矚目。馬斯克拿出了4680電芯，憑借其他玩家都沒(méi)有的新技術(shù)，獲得了各種掌聲。并且PPT上醒目的數(shù)字無(wú)一不在提醒觀眾這個(gè)新電池非常厲害，具備革命性的意義。

但一眨眼2年過(guò)去了，搭載4680電池的車(chē)型在性能上并沒(méi)有給人驚喜，大家似乎逐漸忘了這個(gè)電池的存在，而特斯拉則在默默地解決量產(chǎn)難題，難免讓人唏噓。

看到眼下這種態(tài)勢(shì)，其實(shí)很明顯能想到一個(gè)結(jié)論，那就是任何新技術(shù)都是發(fā)布容易量產(chǎn)難。