【環(huán)球報(bào)資訊】盼來(lái)4680電芯穩(wěn)定量產(chǎn)，但對(duì)特斯拉還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠

特斯拉旗首座超級(jí)工廠，位于美國(guó)加州的弗里蒙特工廠，不久前正迎來(lái)其自誕生起的又一個(gè)高光時(shí)刻。

(資料圖片僅供參考)

▲弗里蒙特工廠外景

盡管被諸多美國(guó)本土消費(fèi)者寄予厚望的賽博卡車，上市時(shí)間一推再推，目前已被延至今年年末。但直到一年多前才被納入該工廠一隅的，專門負(fù)責(zé)生產(chǎn)動(dòng)力電池的部門，現(xiàn)在正傳出重大捷報(bào)。

特斯拉乃至于馬斯克本人期待已久的自產(chǎn)4680電芯，自2022年12月起，產(chǎn)量已經(jīng)取得了階段性突破。

根據(jù)上周末特斯拉官方賬號(hào)上月26日發(fā)布于推特平臺(tái)的新聞：

這種大尺寸大型圓柱電芯在12月第三周的產(chǎn)量，達(dá)到了86.8萬(wàn)枚規(guī)模，“足以滿足1000輛Model Y的需要”。

這也意味著自從2019年，特斯拉與松下合作的紐約州第二千兆工廠項(xiàng)目宣告夭折以后，特斯拉終于實(shí)質(zhì)性地邁出了建設(shè)第二家本土電池工廠的步伐。

01 重新認(rèn)識(shí)4680電芯

所謂4680電池，實(shí)際是一種基于外部幾何尺寸而來(lái)的規(guī)格，即外直徑46毫米，總長(zhǎng)度80毫米的，圓柱形動(dòng)力電池。有時(shí)候這一規(guī)格會(huì)被寫作46800，最后一個(gè)0表示圓柱狀。

實(shí)際上，無(wú)論18650還是后來(lái)的21700，實(shí)際都是基于通過(guò)對(duì)電池幾何尺寸描述而確定的型號(hào)。

▲松下的三種規(guī)格電芯對(duì)比示意圖

4680電池最早是2019年，由松下公司位于歐洲的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室提出的概念性設(shè)計(jì)。其突出之處不僅僅在于比之前的型號(hào)更大，容量更高，更重要的是其全極耳（或者稱為“無(wú)極耳”）設(shè)計(jì)。

在以往，極耳是動(dòng)力電池的最基本構(gòu)造之一，是電芯內(nèi)正負(fù)極集流體與首尾蓋板連接的必要部件。

但極耳構(gòu)造本身有缺陷。

由于其尺寸相對(duì)較小，無(wú)論連接集流體還是接上電池殼體正負(fù)極位置的面積都不大，所以在實(shí)際使用中很容易出現(xiàn)熱堆積問(wèn)題。

而全極耳設(shè)計(jì)則徹底省略了極耳這個(gè)部件，通過(guò)正負(fù)極集流體與蓋板/殼體的直連，成倍增大了電流在傳導(dǎo)時(shí)的面積，同時(shí)也在一定程度上縮短電流傳導(dǎo)的距離。

▲拆開負(fù)極蓋板的特斯拉產(chǎn)4680電芯

這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，通過(guò)優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)件，不但簡(jiǎn)化了電池的生產(chǎn)工藝省略了不必要工序，同時(shí)也在一定程度上降低了電池內(nèi)阻，提高充放電峰值功率。

這一改進(jìn)的最直接結(jié)果就是，電池的發(fā)熱顯著降低，工藝流程的簡(jiǎn)化也進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，并且為進(jìn)一步提高產(chǎn)能帶來(lái)了可能。

但正如同所有最新技術(shù)一樣，4680省略了極耳構(gòu)造，卻多了集流體黏附工藝。實(shí)驗(yàn)室成果要實(shí)際轉(zhuǎn)化到規(guī)模生產(chǎn)上，往往需要克服數(shù)不清的問(wèn)題，這就是最典型的案例。

擔(dān)負(fù)在特斯拉體系內(nèi)，率先試制4680電芯的加州弗里蒙特工廠，最初的良品率只有慘不忍睹的15%左右。即便經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)月的改進(jìn)，也只提升到20%左右。

為此，特斯拉方面曾經(jīng)高薪四處招攬動(dòng)力電池方面的人才，包括熟悉卷繞工藝的資深技工等等。通過(guò)近一年半時(shí)間，不間斷地改進(jìn)和提升，其良品率逐步提升到2021年末的80%，直至不久前突破了98%。

02 第一性原理下的必然趨勢(shì)

特斯拉乃至于馬斯克本人，對(duì)4680電芯異常的重視，實(shí)際并非如同媒體上傳聞的那樣，僅僅因?yàn)槠涓呷萘恳约半S之而來(lái)的續(xù)航優(yōu)勢(shì)。

相比現(xiàn)有的2170電芯，體積碩大的4680電池充滿時(shí)容量約是其五倍。

此外，由于電芯容量被加大，外殼包覆材料的比重實(shí)際是降低的，這意味著4680電芯有著更好的體積密度。

為了強(qiáng)調(diào)其優(yōu)秀，一年多前特斯拉高調(diào)展示其自產(chǎn)4680電芯時(shí)，曾宣稱如果用其來(lái)等比例替換現(xiàn)有的2170電芯，則電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程約能夠提高16%。

▲使用2170電芯，也需要首先集成一個(gè)大電池包，才能裝入組件之內(nèi)

但上述也非特斯拉需要這種新電芯的直接理由。事實(shí)上，比2170容量更大這本身，便是特斯拉執(zhí)著地推進(jìn)其量產(chǎn)的最主要原因。

必須要強(qiáng)調(diào)的是，通過(guò)堆電芯來(lái)“攢”電池組的操作，本質(zhì)上是一種無(wú)奈。這正如2005年，為了制造一套堪用的純電汽車專用電池組，特斯拉的工程師想到了松下產(chǎn)的，原本為筆記本電腦供電的1865型電芯。

其實(shí)，那純粹是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的市場(chǎng)，再也找不到更大尺寸和容量的電芯產(chǎn)品。

若是有的選擇，那么特斯拉的工程師必然會(huì)傾向于使用容量更大的電芯以減少電池模組內(nèi)包含的電芯數(shù)量。

畢竟，在高度集成化的電池模組內(nèi)部，用于保護(hù)電芯承受外部沖擊力的，是整個(gè)模組堅(jiān)硬的外殼體。

▲可見全部采用4680電芯，也為全系統(tǒng)省去了先集成電池包的麻煩和重量

單一電芯外包覆材料，其實(shí)只需做到全壽期內(nèi)不至于被緩慢生成的鋰晶枝刺穿即可，其他的只是徒然吃掉底盤的重量冗余而已。更何況狂小電芯還需要先組成電池包，再通過(guò)多個(gè)電池包集成構(gòu)成模組。

也許有人要說(shuō)，單個(gè)電芯體積太大蓄液太多，一旦發(fā)生事故燒起來(lái)更猛烈。但除非是使用另一條技術(shù)路線，比如固態(tài)電池。

否則即便電芯再小，只要是熱管控失敗或者外包裝遭到刺破則最終必然會(huì)起火，最終下場(chǎng)仍舊是整車燒毀。

其中唯一的區(qū)別，僅僅是氧化反應(yīng)從開始到惡化，進(jìn)而發(fā)展為不可控的爆燃，其中所需的時(shí)間的長(zhǎng)短。

電芯盡量做大，以減少包裹材料所占空間和重量，實(shí)現(xiàn)更好的體積和質(zhì)量密度。這便是為什么特斯拉會(huì)直接選擇2170電芯作為電芯自主的開端。

▲去年7月，首批采用4680電芯的Model Y自弗里蒙特出廠，隨即遭到美國(guó)車主的熱捧。但后續(xù)的實(shí)車測(cè)試顯示，其在性能上與2170電芯的型號(hào)別無(wú)二致。歸根結(jié)底，換大電芯只是對(duì)特斯拉企業(yè)有益的一件事，消費(fèi)者開哪款又不是開呢？

然而2170仍舊太小。更何況特斯拉的業(yè)務(wù)也不僅僅局限于電動(dòng)汽車，名為Powerwall的家庭綜合可再生能源系統(tǒng)中的儲(chǔ)能單元，也同樣需要大量電芯部件。這種不必考慮沖擊問(wèn)題的設(shè)備，可以選擇的范圍更加廣大，也就更沒必要考慮小電芯了。

生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)都更簡(jiǎn)化、單位重量下能量密度更高的4680，便是上述思路下的直接延續(xù)。

03 電池，才是決勝的根本

馬斯克本人，實(shí)際上很早就認(rèn)識(shí)到了，動(dòng)力電池對(duì)特斯拉整個(gè)戰(zhàn)略的重要性。

所以早在2019年2月，臨港超級(jí)工廠投產(chǎn)后不久，特斯拉尚未完全走出“Model 3災(zāi)難”之時(shí)，馬斯克就談妥了一筆企業(yè)并購(gòu)——以55%溢價(jià)收購(gòu)著名的超級(jí)電容設(shè)備生產(chǎn)商Maxwell，并從其獲得了大量同樣可以用于鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)，以及整個(gè)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)人員。

▲特斯拉上海臨港超級(jí)工廠

這項(xiàng)操作的目的只有一個(gè)，那就是特斯拉在動(dòng)力電池自主方面能夠擺脫傳統(tǒng)合作伙伴松下公司，從而“更加自主”，設(shè)法創(chuàng)造條件。

當(dāng)前，特斯拉位于美國(guó)境內(nèi)最重要的電池工廠，是位于內(nèi)華達(dá)州境內(nèi)的第一千兆工廠（2022年總產(chǎn)能39GWh）。

但該工廠始于2014年特斯拉與松下的合作，有著來(lái)自松下的十幾億美元投資。盡管該工廠的設(shè)計(jì)最大產(chǎn)能，可擴(kuò)充至105GWh，但特斯拉顯然更愿意在其他地區(qū)完全為其控制的工廠增設(shè)新的產(chǎn)能。比如本次傳出捷報(bào)的弗里蒙特工廠。

當(dāng)然，僅僅一個(gè)弗里蒙特那每周滿足1000余臺(tái)Model Y裝車需要的所謂產(chǎn)能，對(duì)于目前的特斯拉生產(chǎn)規(guī)模而言，實(shí)際是杯水車薪。

因?yàn)樘厮估诒就恋漠a(chǎn)能雖然加一起都及不上臨港工廠一家的量，但要滿足這大幾十萬(wàn)臺(tái)純電汽車的動(dòng)力電池供應(yīng)，還是有相當(dāng)難度的。

簡(jiǎn)單算上一筆賬即可明了這一切——

加州弗里蒙特工廠，去年曾經(jīng)創(chuàng)下過(guò)每周8550臺(tái)的紀(jì)錄，產(chǎn)品包括全部四種量產(chǎn)特斯拉車型。不過(guò)其通常產(chǎn)能，會(huì)維持在每周8000左右。年產(chǎn)約42~44萬(wàn)臺(tái)之間。

▲雖說(shuō)弗里蒙特堪稱特斯拉的“老巢”，但該工廠的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)不能和上海相比

而特斯拉位于德州奧斯丁的工廠，目前產(chǎn)能已經(jīng)爬升到周產(chǎn)3000臺(tái)Model Y。盡管其設(shè)計(jì)年產(chǎn)能可達(dá)50萬(wàn)臺(tái)，但今年實(shí)際能夠?qū)崿F(xiàn)的產(chǎn)能目標(biāo)，推測(cè)應(yīng)不會(huì)超過(guò)25萬(wàn)臺(tái)。

總體而言，2023年特斯拉在美國(guó)本土的產(chǎn)能約在65~70萬(wàn)臺(tái)之間。如果以平均每臺(tái)車安裝80kWh電池來(lái)計(jì)算，這些電動(dòng)車總計(jì)需要56GWh的電芯。

簡(jiǎn)單扣除內(nèi)華達(dá)第一千兆工廠可以提供的39GWh之后，缺口約17GWh。

那么，弗里蒙特今年又能提供幾個(gè)GWh的4680電芯呢？

若是我們不用周產(chǎn)86.8萬(wàn)枚電芯這種比較現(xiàn)代的描述方式，而是換算成統(tǒng)一的GWh單位，則折算每周產(chǎn)能不過(guò)0.08GWh，全年累計(jì)也不過(guò)4.16GWh而已……

毫無(wú)疑問(wèn)，雖然特斯拉在動(dòng)力電池方面的全盤布局，已經(jīng)隨著弗里蒙特工廠穩(wěn)定的4680產(chǎn)能，而逐漸浮現(xiàn)，但其自主步伐距離成功，可以說(shuō)是仍然存在相當(dāng)?shù)木嚯x。

更何況，特斯拉實(shí)際上是一家家庭新能源解決方案提供商，而非單純的新能源車企。旗下需要消耗動(dòng)力電池的項(xiàng)目，遠(yuǎn)不止電動(dòng)汽車一種。

2006年，馬斯克曾經(jīng)寫了一個(gè)長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，歸結(jié)起來(lái)大概是分為四個(gè)步——

第一步：打造一款產(chǎn)量很小的車型，該車型價(jià)格肯定是昂貴的；

第二步：用賺到的錢，開發(fā)一款產(chǎn)量適中的、價(jià)格相對(duì)低一些的車型；

第三步：再用賺到的錢，創(chuàng)造一款量產(chǎn)的、價(jià)格親民的車型；

第四步：（向公眾）提供太陽(yáng)能電力產(chǎn)品。

對(duì)于在當(dāng)時(shí)看來(lái)不那么靠譜的第四步，馬斯克本人曾特別注釋稱：不開玩笑，在過(guò)去的 10年中，這項(xiàng)規(guī)劃一直出現(xiàn)在我們的網(wǎng)站上。

▲“我咋打算的我一早可是就掛網(wǎng)站上了……”

在2016年的7月20日，他又公布了一項(xiàng)新戰(zhàn)略：

1.能源產(chǎn)生與儲(chǔ)藏的一體化方案：創(chuàng)造驚人高效的、配備集成儲(chǔ)電功能的、美觀的太陽(yáng)能板；

2.擴(kuò)展到主要陸路交通運(yùn)輸工具：擴(kuò)充電動(dòng)汽車產(chǎn)品線，滿足各細(xì)分市場(chǎng)需求；

3.自動(dòng)化：通過(guò)大量的車隊(duì)學(xué)習(xí)功能，開發(fā)出比人類手動(dòng)駕駛安全10倍的自動(dòng)駕駛技術(shù)；

4.汽車共享：讓車輛在閑置的時(shí)候，通過(guò)分享來(lái)為你賺錢。

對(duì)于這樣一位高度表演型人格，且堪稱社交媒體營(yíng)銷宗師的人物，只看他自己說(shuō)的各種計(jì)劃、方案之類的，顯然是從中分析不出什么所以然的。

畢竟，這些人往往懂得如何充分利用自己的關(guān)注度來(lái)賺取流量，怎么樣通過(guò)各種技巧去討好和引導(dǎo)自己的擁躉。

但這并非說(shuō)上述這兩個(gè)，合計(jì)八條的“埃隆大戰(zhàn)略”毫無(wú)價(jià)值。實(shí)際上縱觀特斯拉最近10年的發(fā)展，其確實(shí)一步一步，循著上面的八條在往前推進(jìn)。盡管并不完全按照順序。

在2006年提出的“老四步”方面，2009年Model S首次推出，3年以后，Model X概念版上市。這兩款車的定位確實(shí)符合產(chǎn)量小、定價(jià)高的特性。所以Model 3和Model Y，分別在2016和2019年上市的時(shí)候，這意味著第二步也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

盡管傳聞中的，被命名為Model 2的“量產(chǎn)的、價(jià)格親民的車型”似乎遙遙無(wú)期，實(shí)際上Model 3/Y的總產(chǎn)量和目前售價(jià)，已經(jīng)當(dāng)?shù)闷疬@個(gè)稱呼。

不過(guò)其中的第四步，提供太陽(yáng)能電力產(chǎn)品，實(shí)際上早在Model 3上市前一年，即2015年，就已經(jīng)以名為“Powerwall”的名目，公開對(duì)外銷售。

▲Powerwall通常還需要搭配一個(gè)太陽(yáng)能屋頂一起使用

Powerwall是一整套的家庭太陽(yáng)能收集、儲(chǔ)存和利用裝置，通過(guò)安裝在住宅屋頂上的整塊太陽(yáng)能板發(fā)電，晝間電力被儲(chǔ)存到一套以13.5kWh為單位，可模塊化安裝的儲(chǔ)能柜中。其電芯，全部來(lái)自梯次利用的特斯拉汽車淘汰動(dòng)力電池組。

其實(shí)質(zhì)，應(yīng)該被視為“老四步”最后一條，與2016年“新四條”第一條的合二為一。

實(shí)際在“新四條”中，第二條我們也已經(jīng)從賽博卡車、Semi電動(dòng)卡車上，見識(shí)到了大概。至于其中第三條，開發(fā)一種“比人類手動(dòng)駕駛安全10倍的自動(dòng)駕駛技術(shù)”，以當(dāng)今的技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)先不論，起碼是特斯拉目前正在不斷努力且大量投入的方向。

▲特斯拉Semi電動(dòng)重卡

所以所有人都必須承認(rèn)的是，無(wú)論你是否認(rèn)同馬斯克這個(gè)人，僅從商業(yè)規(guī)劃與實(shí)施方面，他與他的企業(yè)，確實(shí)是在一步一步，向著最初預(yù)定的方向向前推進(jìn)。

而縱觀馬斯克給特斯拉擬定的上述宏圖大計(jì)，動(dòng)力電池或者說(shuō)是一種可靠的儲(chǔ)能裝置，顯然是其中包括電動(dòng)汽車、家庭能源產(chǎn)品，都無(wú)法繞開的還是重中之重。

特斯拉2022年第三季度財(cái)報(bào)會(huì)議上，埃隆·馬斯克就曾公開表示，特斯拉在未來(lái)的目標(biāo)之一，是將電池的產(chǎn)能擴(kuò)展到每年1000GWh。

這個(gè)數(shù)字在當(dāng)時(shí)令許多評(píng)論者感覺不可理喻，因?yàn)槠溥_(dá)到了2021年全球動(dòng)力電池產(chǎn)量的三倍有余。

然而結(jié)合其隱隱露出水面的全盤戰(zhàn)略我們必須認(rèn)識(shí)到了，無(wú)論其說(shuō)出的數(shù)字是否存在“吹水”的成分，特斯拉未來(lái)在動(dòng)力電池上的投入，都會(huì)更加巨大。

▲產(chǎn)線上的4680電芯

馬斯克確實(shí)吹牛賺眼球，但特斯拉的電芯自造也是真的，未來(lái)其也會(huì)更加投入去造電芯。

因?yàn)檎驹谡麄€(gè)新能源產(chǎn)業(yè)的高度，只要依舊是純電路線，那么動(dòng)力電池必然是核心的那個(gè)節(jié)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車 超級(jí)工廠