近日，特斯拉透過官方推特對外發布訊息，內容顯示位於加州的試點工廠在1月份已經生產了100萬塊4680電池，這標誌著4680電池正式進入到量產階段。與此同時，在聲明發布之際，特斯拉預計將開始交付搭載4680電池的新型Model Y。
特斯拉4680電池是特斯拉在2020年9月電池日上首次釋出，在當時被業內人士稱為足以顛覆行業的技術。
可如今，時間已經來到了2022年，彼時國內廠商都推出了自己的電池專利技術。比如比亞迪的刀片電池，長城的大禹電池，以及廣汽埃安的彈匣電池……加之新能源技術的發展，那麼問題來了：作為兩年前的電池技術，拿到現在還具備顛覆性的競爭力嗎？ 想要搞清楚這個問題的答案，首先就要搞清楚什麼是4680電池？4680電池有哪些優勢？
什麼是4680電池？
在聊4680電池之前，首先和大家普及下電池的種類。當前的動力電池封裝方式主要有三種——方形電池、圓柱電池以及軟包電池。 根據資料統計，2021前三季度方形電池裝機量約為69。47GWh，圓柱電池和軟包動力電池裝機量則分別為6。63GWh和6。33GWh。可以看出來，方形電池是絕對主流。 方形電池優勢明顯，從工藝上講它既能卷繞又能疊片，加工起來更加方便。其次方形電池的結構非常簡單，更容易實現定製化生產。
早期的電動車很多都是“油改電”，給出的電池空間都是五花八門的，方形電池更容易“塞”進去。而且方形電池做成電池包是最方便的，可以將電芯儘可能做大，從而最大限度節省空間提升能量密度。
圓柱電池大家非常熟悉，在生活中更是隨處可見，比如廣告上我們常看到的“南孚5號電池”就是圓柱電池，而特斯拉採用的圓柱電池就是這一種。不過，電動車上採用的圓柱電池可不是我們小時候玩的四驅車一樣，用兩節“南孚”就夠了，而是需要將幾千節的圓柱電池拼裝一起。 特斯拉之所以選擇這種電池，主要原因是其優勢非常明顯。最大的優勢就是“入殼比”高，方形電池的“入殼比”只有90%左右，因為必須在各個方向預留一定的空間讓它受熱膨脹。而圓柱電池因為受力更加均勻分散，入殼比能達到98%以上，這讓它可以實現更高的能量密度。所以這也是為什麼，幾乎差不多的電池容量，特斯拉的續航往往能做到高一些。 不過，圓柱電池的缺點也很明顯，就是阻抗大，因此工作時發熱更大，能量損失更多。所以，這也是特斯拉BMS電池管理系統被業內公認牛逼的原因。正因為電池管理的難度太高，目前這條路線只有特斯拉再走。 那麼，如何解決圓柱電池這一痛點呢？特斯拉給出的答案便是4680！ 想必稍微對特斯拉有所瞭解的朋友都知道，特斯拉的動力電池命名方式向來簡單粗暴。4680電池，顧名思義就是單體電芯直徑為46mm、高度為80mm的圓柱形電池。
對比過去的“1865”以及如今的“2170”，從命名來看，4680似乎只是電池變大了，由此前的“5號電池”變成了“2號電池”。所以有人又會問了，這能有啥革新呢？ 下面我們給大家解釋一下就知道了。
4680電池的優勢
1、續航提升、成本降低
首先我們做一下計算，假設電池是完美的圓柱體，它的體積計算公式應該是V=π*r * h。從2170到4680，它的半徑和高度都有增加，體積增長了近5倍。
這就意味著這種新型電池在成組時，電池之間的連線材料與控制系統會大幅減少，體積利用率也會進一步增加，同時重量減輕，續航也會得到提升。 其次，體積增大之後，原本要生產3000節電池，現在只需要生產500多節。據特斯拉估計，一條全新生產線的產能能夠提升到以往的7倍，並且成本還會降低14%。 另外，隨著電芯本體直徑的增大，它們排布時的縫隙也會增大，對於電芯側面的散熱管路佈置也更有優勢。
更重要的是，4680電芯的輸出上限也更強，續航上進一步t提升，真正做到一節更比五節強！ 根據官方的說法，4680電池能量密度是現有電池5倍、續航提升16%、電量提升6倍。續航里程進步16%，新電池能將每千瓦時的老本低落 14%。
2、採用創新性的“無極耳”設計，降低阻抗
不過，隨著電池體積的增大，電池阻抗也同步增大。對於這個問題，特斯拉的解決方式是採用創新性的“無極耳”設計。 極耳是從正負極集流體中引出了的金屬導電體，電流正是透過極耳才能與電池外部連線。但是過於細長的極耳不利於電流傳導，如果電流過大，就會出現發熱，能量損失增大，而且會影響安全效能。
特斯拉的4680電池去掉了原有的極耳，選擇了在集流體末端留白未塗覆正/負極材料。簡單來說不是沒有極耳了，而是整個一端面都變成了極耳，這種設計大幅降低了電池的阻抗，解決了圓柱電池的發熱問題。
3、電池工藝創新
除了在形狀和設計上的創新之外，在材料和生產方面，新電池也帶了新工藝。
包括電池陽極、新塗層工藝、負極材料創新。 特斯拉將使用乾電池電極工藝，不使用溶劑，而是將少量（約5-8%）細粉狀PTFE粘合劑與正/負極粉末混合，透過擠壓機形成薄的電極材料帶，再將電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。這項工藝將會提高電池的能量密度，並且使生產能耗降低10倍。 陽極材料方面，特斯拉將從矽材料入手。矽可以儲存比石墨多出十倍的電能，但由於其在充放電過程中體積變化可達400%，容易破碎，因此一直難以取代石墨。
特斯拉計劃從根本上改變矽表層的延展性，使其不容易破碎，這項技術可以使電池的續航能力增加20%。特斯拉將研製的新材料命名為“特斯拉矽”，成本為1。2美元/KWh，僅為現有的結構化矽工藝的十分之一。 陰極材料方面，特斯拉透過改進陰極生產過程，減少水的使用和廢水的產生，降低了電池陰極生產線66%的投資建設成本和76%的生產成本。同時，特斯拉推出電池回收服務，未來新電池都將透過回收的舊電池生產。 結合這些改進，特斯拉將增加54%的電池續航，降低56%的每千瓦時成本，減少69%的投資生產成本，能量密度提升之餘，生產成本大大降低。 最後，一句話總結一下4680電池的優勢：它可以做到效能與成本兼顧。
4680電池要革磷酸鐵鋰電池的命？
縱觀當下的新能源汽車市場，已經呈現出了兩極化的發展。比如當下很多入門的車型都會採用成本更低，安全性更好的磷酸鐵鋰電池。
比如特斯拉Mdoel 3、Model Y標準續航版車型，比如小鵬P7 480版本、小鵬P5 460版本等等入門車型，它們採用的都是磷酸鐵鋰電池。而主打效能或者長續航版的高配車型，則會搭載能量密度更高的三元鋰電池。 總之，三元鋰和磷酸鐵鋰各有優勢，兩者的技術路線之爭也是由來已久。不過，4680電池的到來，看似將打破這一現有電池格局。 特斯拉的4680電池採用的三元正極材料，其既有三元鋰電池的續航高的優勢，又有磷酸鐵鋰電池低成本的優勢。對此，業內有聲音認為，4680電池將要革了磷酸鐵鋰電池的命。 理論上確實沒毛病，但實現卻並容易！
1、電池生產困難
4680電池生產並不容易，要不然，至今也不會拖了快兩年了。其中，主要難點在於極耳鐳射焊接的難度極高帶來的低良品率。
據悉，最開始特斯拉制造的4680良品率僅為20%，到2021年10月提升至80%。而現在，其良品率已平均達到了92%，最高的達到了97%，最低的為79%，基本已經達到開始批次生產的水準。
2、產能有限
資料顯示，特斯拉在2021年銷量為93。6萬輛。在2022年，特斯拉表示將不推出新車型，選擇全力擴產能，這意味著在2022年突破百萬銷量大關只是一個開始，全年銷量達到150萬輛也不是沒有可能。 如此龐大的銷量，特斯拉想要做到雨露均霑，將4680電池實現產品全覆蓋顯然是不可能的。
根據特斯拉的說法，其1月的產能為100萬塊，100萬僅僅裝機了1000臺特斯拉，也就是說，每輛Model Y大約需要1000個4680電池，這與特斯拉一年將進100萬的交付量相比，顯然是杯水車薪 。那麼，為了滿足特斯拉2022年交付量超100萬輛的目標，所以採購友商來彌補產能是必不可少的。 目前，特斯拉不僅已經和寧德時代簽訂的長達4年的供應鋰離子動力電池產品的大額訂單，同時根據傳聞，其正在與比亞迪簽訂的有關刀片電池供應合同。而特斯拉所需要的動力電池型別都是磷酸鐵鋰電池。 總之，特斯拉未來採取兩手抓的策略，一方面繼續擴大4680電池的產能，另一方面進一步擴大與磷酸鐵鋰電池廠商的合作，以滿足不同版本車型，採用不同型別的電池版本。 對此，有分析人士稱，磷酸鐵鋰電池仍將是特斯拉旗下車型標準版的主要選擇方向，而4680電池除了德州工廠的特斯拉Model Y，就是產銷量相對較低的高階車型Model S， Model X和研發中的Cybertruck，以及對能量密度要求較高的Semi等大車型。因此，專家稱短期內4680電池實現普惠有些困難。 另外，根據松下方面表示，松下最早將於2023年起為特斯拉生產4680原型電池，其工廠年產量僅為10GWh，只能滿足約15萬輛汽車的電池需求。也就是說，未來很長一段時間，磷酸鐵鋰電池依舊將充當主力。
3、磷酸鐵鋰電池安全性高、成本低
首先，磷酸鐵鋰電池安全性更高。
4680大圓柱電池本質上來說，並不是電池材料上的突破，就像比亞迪的刀片電池，更多的是工藝上的創新。某種程度上來說，使用磷酸鐵鋰正極材料作為4680電池的正極材料也不是不可以。只是為了能夠擁有更高的續航，特斯拉4680採用三元正極材料。 但是，相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池安全性更高，這也是比亞迪等主機廠堅持磷酸鐵鋰電池路線的重要原因。而現在有了4680電池這套“黑科技”，可以讓普通的磷酸鐵鋰電池和比亞迪“刀片電池”一樣實現“進化”，利用4680電池高效能的優勢，不僅能提高磷酸鐵鋰電池的續航，也能滿足電池的安全性需求，同時還能進一步降低成本。
提到成本，這也是磷酸鐵鋰電池的主要優勢。
2021年以來，鋰鈷等重要的動力電池原材料價格不斷上漲。據市場研究機構IHS Markit 的資料，在2021年後期，鋰離子電池價格上漲了約10%～20%。彭博新能源財經（BNEF）的資料顯示，截至2021年底，全球鋰離子電池組平均價格為132美元/千瓦時（約合840元人民幣）。
更重要的是，鈷元素是稀缺資源，其來源依賴於進口，這對國內動力電池企業來說是比較被動的。
對此，比亞迪董事長王傳福曾表示，比亞迪從2008年就決定堅持使用磷酸鐵鋰電池，這背後的主要原因是，三元電池用了很多鈷、鎳，中國沒有鈷、鎳也很少，中國不能從石油的卡脖子轉成鈷、鎳的卡脖子，真正大規模使用的電池不能依賴稀有金屬。
所以，綜上所述，4680電池並不會革了磷酸鐵鋰電池的命。但對當下新能源市場的格局而言，4680電池的投產，可能將會改變現有的電池格局。
諸多電池廠商跟進，新一輪競爭開啟
前面我們也提到了，當前的動力電池封裝方式主要有三種，方形電池、圓柱電池以及軟包電池。而在方形電池的領域，寧德時代獨佔鰲頭。但在圓柱電池上，其他廠商幾乎都在一個水平線上。
如今，在特斯拉的帶動下，行業必然會掀起一波圓柱電池的潮流。國內的動力電池企業將會在圓柱電池領域，開啟新一輪的競爭。
事實上，目前已經有多家企業跟進，正在積極區域性4680電池。
車企方面，據悉除了特斯拉自身推出4680電池外，包括保時捷、寶馬、江淮、東風等車企也有意或者已經與電池企業共同推動大圓柱電池的開發，希望未來應用到相關車型上。
有相關業內人士透露，保時捷、寶馬正聯合一些電池供應商開發大圓柱電池，但規格型號尚未確定。江淮汽車新能源汽車研究院電池系統部技術副總監秦李偉曾透露，目前江淮汽車正在進行基於46系列的全新平臺進行規劃，未來將開發46800/46105系列電芯，並實現整包CTP。 電池廠商方面，松下、寧德時代、LG新能源、億緯鋰能等動力電池企業均開始積極佈局4680電池。 據悉，寧德時代正加快節奏，研發大圓柱電池“金箍棒’”，LG化學也接連研發了4680、4690等大圓柱電池，希望再次進入特斯拉供應鏈。
億緯鋰能相關負責人此前表示，公司4680電池廠房正在建設中，合作方不方便透露。億緯鋰能曾公開表示，公司已完成大圓柱電池戰略佈局，包括4680和4695兩大型號，預計2023年產能釋放20GWh，2024年達到40GWh。 對此，業內人士表示：大圓柱電池在能量密度和生產成本方面存在巨大優勢，未來有望成為一種重要的技術路線。
