最近和產業鏈上的朋友聊了聊，關於特斯拉的4680電池，需要從產業鏈的各個維度去探討分析（新的資訊），從目前來看，在磷酸鐵鋰電池內卷越演愈烈的行業現狀下，高鎳圓柱是短期內破局的一個比較現實的方向。

實際上4680電池的工藝最佳化已經進行了很久，這是特斯拉第一款自己生產的電芯，但在流水線及供應鏈選擇等方面還存在一定難度。

1）良率問題

4680電池從2019年開始研究，最開始是松下和歐洲化學實驗室提出的概念設計，基於全極耳的理論進行最佳化和改進。從這裡面看，電芯開發與電芯製造存在脫節現象，也就是說良品率的差異並沒有反映在下面這張圖上。

備註：4680的良率短期內到95%左右可能是一個很好的數字，對比一下，2170的良率可能在99%。

圖1 回到當初的4680電池的尺寸選擇，平衡的是成本降低與體積利用率（續航里程）

4680電池最初從實驗室到早期的生產線，特斯拉從電池供應商這裡吸收了不少的人才深入電芯領域，良品率從剛起來起步只有15%~20%左右，之後隨著工藝的不斷改進、提升，目前的良品率已經逐步從80%進一步爬升到82%，預期在2022年初就能實現88-90%。

不過從現實來看，八成的良品率下4680電池大規模量產沒有經濟性。而2022年，即使達不到理想的良品率，特斯拉也需要大規模推進4680的落地。從目前的現實來看，4680大規模量產的經濟性設定了90%良品率的基準點。

2）4680適用的範圍？

特斯拉4680電池的首用，原計劃是在柏林工廠生產的Model Y上，但目前歐洲的推遲交付了。現在來看，歐洲和北美兩邊同時都在推進，柏林主要做Model Y、當然美國這邊首先應用的也是Model Y。

隨著4680電池的良品率提升、成本下降，未來也可能在Model S和Model X上使用。

圖2 圓柱電池的迭代發展

那麼為什麼4680會用在Cybertruck上？目前來看，是因為4680電池能量密度大，充放電效能優異。純電動皮卡受眾面主要是圍繞北美地區的需求為主，目前Rivian以及福特、通用都在大規模推動電動皮卡，而這類車型載荷、行使間距要求大，同時皮卡自身較重，所以對電芯要求比較高。也就是說在Model S Plaid上用18650或4680差異不大，但是在150kWh以上的Cybertruck上，能量密度會帶來挺大的差異。

3）4680電池的外部供應商的進度情況

有點像之前大眾定義了590模組一樣，這一次特斯拉給全球電池企業準備了一場開卷考試。目前所有廠家都還在解決良品率和量產的問題，這裡海外的包括松下、LG、SDI，國內的包括CATL、EVE等。從4680的規格來看，電池樣品的測試結果能反映電池未來的產品效能怎麼樣，但4680要解決的是大規模製造問題，現階段不同的電池企業比拼的重點還是看良品率，而量產的電芯跟實驗品、試製品是不一致的，所以對於特斯拉來說，解決了4680的設計後，未來大規模替換電芯是很容易的事情。

備註：4680電芯標準化，其實是把主動權掌握在汽車企業手裡面，也就是說定義的VW電芯、V】、=olvo電芯甚至是豐田電芯，都不具備把電芯標準化的能力，也沒辦法推進全球的電芯企業在同一個擂臺上一較高下。

4）4680電池不同的技術路線

4680的需求只是約束了體型的大小和全極耳設計方法。從目前來看，各個不同的企業都在評估不同的工藝。比如全極耳焊接工藝上面比較難，不同的路徑可以用模切、用揉平，當前的實際的良品率和未來預期的都有差異。

4680構造和21700存在很大的差異，主要是圍繞全極耳設計下的變化（集流盤），4680整體結構是：一層隔膜，兩端分別有一層銅箔和鋁箔做負極和正極——膜在卷繞過程中容易發生正負極微短路（當自放電流大到一定程度，就會產出不良品）

在焊接方面，整體封裝的焊接工藝使得4680電芯的焊接周長和時間增加了（難度在於提高一次焊接的成功率或時間，對裝置精度挑戰較大），而4680電芯全極耳和集流體的留白空間有限，出現了熱堆積效應，影響一致性，當然這裡可能出現跳過整體焊接方式。

· 從內部來看，採用魚鱗塗覆技術之後當塗覆不均的時候，也會影響良品率。

· 從電池材料體系來看，松下使用的是NCA和下一代嘗試的低鈷材料，並且在日本和美國會部分進行。

圖3 松下的技術路線

* 特斯拉第一代4680正極是比NCM811的鎳含量更高NCM 91體系

* LG目前在使用NCMA的正極

5）4680的缺點與優點

從目前來看，4680的缺點在於迴圈壽命。由於電芯大了，在適宜的執行期間也比21700差一些。而最大的優勢還是佈置上的提高，4680先期在PACK階段相較於21700提升在40%左右（體積），從重量來看，能量密度對比差不多在30%左右。

在良品率一致前提下，以千克和瓦時來對比，單體電芯成本下降20%左右。從理想的PACK設計來看，可以讓4680的電芯方式實現電池平臺成本下降50%-60%，主要涉及電池系統製造成本+物料成本+整車的裝配製造+物料成本。

核心還是能夠實現電動汽車裝配效率提升，節拍速度可以提高30%，透過設計使得在生產中很多零部件是可以省去的（電池上蓋板、散熱管路件，模組固定結構件、閥體），有些工位就直接取消掉了，這也是要計算到成本里面的。

圖｜網路及相關截圖

作者簡介：朱玉龍，資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師，著有《汽車電子硬體設計》。

寫留言

2030 Mobility Research Laboratory

中國首個全部由博士組成的

汽車新出行深度研究組織

·

知乎私信 ID：魚非魚