特斯拉4680电池的5个疑问

作者： 2030出行研究室
2022-01-25 11:18
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最近和产业链上的朋友聊了聊，关于特斯拉的4680电池，需要从产业链的各个维度去探讨分析（新的信息），从目前来看，在磷酸铁锂电池内卷越演愈烈的行业现状下，高镍圆柱是短期内破局的一个比较现实的方向。

实际上4680电池的工艺优化已经进行了很久，这是特斯拉第一款自己生产的电芯，但在流水线及供应链选择等方面还存在一定难度。

1）良率问题

4680电池从2019年开始研究，最开始是松下和欧洲化学实验室提出的概念设计，基于全极耳的理论进行优化和改进。从这里面看，电芯开发与电芯制造存在脱节现象，也就是说良品率的差异并没有反映在下面这张图上。

备注：4680的良率短期内到95%左右可能是一个很好的数字，对比一下，2170的良率可能在99%。

图1 回到当初的4680电池的尺寸选择，平衡的是成本降低与体积利用率（续航里程）

4680电池最初从实验室到早期的生产线，特斯拉从电池供应商这里吸收了不少的人才深入电芯领域，良品率从刚起来起步只有15%~20%左右，之后随着工艺的不断改进、提升，目前的良品率已经逐步从80%进一步爬升到82%，预期在2022年初就能实现88-90%。

不过从现实来看，八成的良品率下4680电池大规模量产没有经济性。而2022年，即使达不到理想的良品率，特斯拉也需要大规模推进4680的落地。从目前的现实来看，4680大规模量产的经济性设定了90%良品率的基准点。

2）4680适用的范围？

特斯拉4680电池的首用，原计划是在柏林工厂生产的Model Y上，但目前欧洲的推迟交付了。现在来看，欧洲和北美两边同时都在推进，柏林主要做Model Y、当然美国这边首先应用的也是Model Y。

随着4680电池的良品率提升、成本下降，未来也可能在Model S和Model X上使用。

图2 圆柱电池的迭代发展

那么为什么4680会用在Cybertruck上？目前来看，是因为4680电池能量密度大，充放电性能优异。纯电动皮卡受众面主要是围绕北美地区的需求为主，目前RIVIAN以及福特、通用都在大规模推动电动皮卡，而这类车型载荷、行使间距要求大，同时皮卡自身较重，所以对电芯要求比较高。也就是说在Model S Plaid上用18650或4680差异不大，但是在150kWh以上的Cybertruck上，能量密度会带来挺大的差异。

3）4680电池的外部供应商的进度情况

有点像之前大众定义了590模组一样，这一次特斯拉给全球电池企业准备了一场开卷考试。目前所有厂家都还在解决良品率和量产的问题，这里海外的包括松下、LG、SDI，国内的包括CATL、EVE等。从4680的规格来看，电池样品的测试结果能反映电池未来的产品性能怎么样，但4680要解决的是大规模制造问题，现阶段不同的电池企业比拼的重点还是看良品率，而量产的电芯跟实验品、试制品是不一致的，所以对于特斯拉来说，解决了4680的设计后，未来大规模替换电芯是很容易的事情。

备注：4680电芯标准化，其实是把主动权掌握在汽车企业手里面，也就是说定义的VW电芯、V】、=olvo电芯甚至是丰田电芯，都不具备把电芯标准化的能力，也没办法推进全球的电芯企业在同一个擂台上一较高下。

4）4680电池不同的技术路线

4680的需求只是约束了体型的大小和全极耳设计方法。从目前来看，各个不同的企业都在评估不同的工艺。比如全极耳焊接工艺上面比较难，不同的路径可以用模切、用揉平，当前的实际的良品率和未来预期的都有差异。

4680构造和21700存在很大的差异，主要是围绕全极耳设计下的变化（集流盘），4680整体结构是：一层隔膜，两端分别有一层铜箔和铝箔做负极和正极——膜在卷绕过程中容易发生正负极微短路（当自放电流大到一定程度，就会产出不良品）

在焊接方面，整体封装的焊接工艺使得4680电芯的焊接周长和时间增加了（难度在于提高一次焊接的成功率或时间，对设备精度挑战较大），而4680电芯全极耳和集流体的留白空间有限，出现了热堆积效应，影响一致性，当然这里可能出现跳过整体焊接方式。

· 从内部来看，采用鱼鳞涂覆技术之后当涂覆不均的时候，也会影响良品率。

· 从电池材料体系来看，松下使用的是NCA和下一代尝试的低钴材料，并且在日本和美国会部分进行。