特斯拉公司連同CEO馬斯克備受推崇，但凡他看重的技術(shù)，國內(nèi)很多人一窩蜂地抄作業(yè)的。無論是一體化壓鑄車身，還是夏天曬得要死的大玻璃天幕都有很多企業(yè)學(xué)著跟進(jìn)。具體到動(dòng)力電池領(lǐng)域，行業(yè)對(duì)特斯拉4680大圓柱電池更是趨之若鶩。

從2020年9月22日，特斯拉在電池日上關(guān)于4680大圓柱的幾張PPT開始，2023年10月干法正極才進(jìn)入C樣，今年Q2財(cái)報(bào)會(huì)議，提到開始量產(chǎn)雙干法4680的消息，且少量裝車搭載CYBERTRUCK這款特斯拉最貴車型。特斯拉4680生產(chǎn)不順，良率不高、效率上不去、成本下不來，自己做比買還貴！整整五年過去了，馬斯克也終于領(lǐng)教了電化學(xué)工程的難度。

筆者今年以來遍訪鋰電池產(chǎn)業(yè)一線專家，尋找特斯拉4680遲遲難產(chǎn)的秘密。直到見到云山動(dòng)力董事長袁定凱，這位從業(yè)23年的鋰電老兵幫我解開了心中謎團(tuán)。馬斯克可能點(diǎn)錯(cuò)科技樹了，4680大圓柱電池真正的應(yīng)用場(chǎng)景是超充，走功率型電池路線，而不是能量型技術(shù)路線，追求能量密度。

4680五大優(yōu)點(diǎn)與特斯拉的美夢(mèng)

大家最熟悉的圓柱鋰電池型號(hào)是18650，最初被運(yùn)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中，隨后擴(kuò)展至電動(dòng)工具。在特斯拉發(fā)展初期，由于市面上沒有專為電動(dòng)汽車生產(chǎn)的電池，也不得不采用該型號(hào)電池作為動(dòng)力源。

在乘用車領(lǐng)域，在體積、安全、續(xù)駛里程等多維度約束下，18650顯然小了，后來21700稍微好一點(diǎn)，還是太小了。比如一款裝75KWh的純電動(dòng)汽車大約需要7000個(gè)18650電池，即使是21700電池也需要4400個(gè)。隨著電動(dòng)汽車的普及，需要更加適合車用的電芯，將電芯做大是簡單粗暴高效的做法。

一，圓柱大型化可以提高成組效率，彌補(bǔ)小圓柱電池成組效率低的不足。目前行業(yè)內(nèi)主流圓柱形電池(18650/21700)的模組成組效率約為87%，系統(tǒng)成組約為65%；而方形電池則分別為89%和70%，相較之下圓柱電池成組效率明顯較低。但是在圓柱電池直徑變大后，差距有所縮小。動(dòng)力電池支架板和集流片的孔徑變大，相應(yīng)重量減輕，此外，動(dòng)力電池包中電芯數(shù)量的減少可以減少結(jié)構(gòu)件用量，在提高電池能量密度的同時(shí)提高成組效率。

二，從安全角度來說，大圓柱電芯搭配全極耳技術(shù)，可以顯著解決散熱問題，有效提高了安全性。由于大圓柱電子流通路徑縮短，電池發(fā)熱量有望明顯下降。同時(shí)全極耳設(shè)計(jì)增大了極耳端面的散熱面積，增強(qiáng)電池的熱穩(wěn)定性；能有效提升倍率性能：全極耳設(shè)計(jì)降低電池內(nèi)阻，提高電子流動(dòng)速度，提高快充性能；大圓柱成組接觸面是線性接觸，遇到單一電芯出現(xiàn)熱失控問題時(shí)，對(duì)其他電芯的蔓延也很慢；另外圓柱電池中間可以做蛇形管散熱，而方形電池呢，只能在底部散熱，所以方形的散熱面積小，圓柱的散熱面積大，理論上可以做到零熱失控。

三，從標(biāo)準(zhǔn)化角度出發(fā)，大圓柱對(duì)電池企業(yè)更友好，反正是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，降本提效生產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)品來就好了，怎么使用，怎么組合是應(yīng)用端的事了，只是對(duì)BMS控制等有些要求，這對(duì)大部分傳統(tǒng)車企是障礙，但對(duì)特斯拉等造車新勢(shì)力來講是優(yōu)勢(shì)。由于標(biāo)準(zhǔn)化程度高，4680電池可作為一種“結(jié)構(gòu)電池”，靈活運(yùn)用于各車型的CTC設(shè)計(jì)，還可通過一體化壓鑄協(xié)同降低制造成本，實(shí)現(xiàn)“極限”制造。另外大圓柱電池的設(shè)計(jì)制造乃至于回收都可以做到標(biāo)準(zhǔn)化，并且它在全生命周期里面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電池之間零應(yīng)力。圓柱電池在使用開始到結(jié)束的時(shí)候一如既往沒有變化。

四，價(jià)格更便宜，圓柱電池尺寸從21700升級(jí)到4680，電芯體積增加448%，而表面積僅增加180%，這表明隨著圓柱電池直徑的增大，結(jié)構(gòu)件質(zhì)量占電池包總重量的比例下降，大圓柱電池的電池能量密度將有所提升，從而降低電池單Wh生產(chǎn)成本。從21700圓柱電池升級(jí)到46800大圓柱可以降低14%的單位生產(chǎn)成本。

五，由于大量圓柱電芯組成粘接緊密的蜂窩狀結(jié)構(gòu)后，可以提供優(yōu)秀的總體剛度，同時(shí)還有充足的電量，所以這種構(gòu)型將會(huì)是高檔純電動(dòng)轎車的首選。同時(shí)如果整車電池組使用小圓柱的話，由于數(shù)量多，控制復(fù)雜，對(duì)車企的BMS技術(shù)要求較高，大圓柱路線可降低BMS控制難度，同樣75KWh的車，一個(gè)7000個(gè)，一個(gè)只需950個(gè)，當(dāng)然越少越好控制了。

可見，4680大圓柱路線是完全利好特斯拉的，也難怪馬斯克對(duì)此情有獨(dú)鐘，從2019年開始，五年來特斯拉為該項(xiàng)目年投入了超30億美元(合200多億人民幣)是特斯拉罕見的巨資項(xiàng)目。馬斯克原計(jì)劃通過4680電池的研發(fā)與應(yīng)用，掌握產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)權(quán)后，再通過專利授權(quán)方式，在世界各國授權(quán)制造，復(fù)制一個(gè)電池界的“可口可樂”模式，實(shí)現(xiàn)完美的盈利微笑曲線。

很顯然，目前這個(gè)美夢(mèng)沒有實(shí)現(xiàn)。特斯拉4680大圓柱電池的生產(chǎn)過程，面臨包括良品率、工藝復(fù)雜性和供應(yīng)鏈整合等問題，影響了電池產(chǎn)量和制造成本。

超充場(chǎng)景下，電池需要具備高功率充放電能力

按照技術(shù)采用生命周期理論分析，新能源汽車已經(jīng)連續(xù)跨越2.5%的創(chuàng)新者、13.5%的早期使用者兩個(gè)階段以及死亡之井，進(jìn)入新的早期大眾階段(34%)。這個(gè)階段的人群只關(guān)心需求，不關(guān)心技術(shù)。所以，相對(duì)于現(xiàn)有產(chǎn)品，新技術(shù)必須有明顯優(yōu)勢(shì)，并被反復(fù)驗(yàn)證是穩(wěn)定可靠的，他們才會(huì)購買。到了這個(gè)階段，也就進(jìn)入了新能源汽車的攻堅(jiān)克難階段，交通電動(dòng)化、智能化趨勢(shì)都看明了，也體驗(yàn)到了。

根據(jù)《中國高壓快充產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2023-2025)》，充電慢、充電不便是消費(fèi)者選擇購買純電動(dòng)汽車的主要顧慮。里程焦慮是個(gè)偽命題，補(bǔ)能焦慮才是真問題，插電式混動(dòng)與增程式車型銷量猛增從側(cè)面印證這種焦慮真實(shí)存在。這幾年，每逢五一、國慶等重大節(jié)假日，高速公路服務(wù)區(qū)的充電區(qū)域都排長龍。目前安裝配套的直流快充樁功率普遍低于60KW，且數(shù)量不多，導(dǎo)致每臺(tái)車的充電時(shí)間都在一小時(shí)以上，無法滿足用戶快速補(bǔ)能需求。