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

特斯拉旗首座超級工廠，位于美國加州的弗里蒙特工廠，不久前正迎來其自誕生起的又一個高光時刻。

(資料圖片僅供參考)

▲弗里蒙特工廠外景

盡管被諸多美國本土消費者寄予厚望的賽博卡車，上市時間一推再推，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)動力電池的部門，現(xiàn)在正傳出重大捷報。

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上月26日發(fā)布于推特平臺的新聞：

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目宣告夭折以后，特斯拉終于實質(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4680電芯

所謂4680電池，實際是一種基于外部幾何尺寸而來的規(guī)格，即外直徑46毫米，總長度80毫米的，圓柱形動力電池。有時候這一規(guī)格會被寫作46800，最后一個0表示圓柱狀。

實際上，無論18650還是后來的21700，實際都是基于通過對電池幾何尺寸描述而確定的型號。

▲松下的三種規(guī)格電芯對比示意圖

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

在以往，極耳是動力電池的最基本構(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。

由于其尺寸相對較小，無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，所以在實際使用中很容易出現(xiàn)熱堆積問題。

而全極耳設(shè)計則徹底省略了極耳這個部件，通過正負(fù)極集流體與蓋板/殼體的直連，成倍增大了電流在傳導(dǎo)時的面積，同時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)計的優(yōu)點是顯而易見的，通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)件，不但簡化了電池的生產(chǎn)工藝省略了不必要工序，同時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。實驗室成果要實際轉(zhuǎn)化到規(guī)模生產(chǎn)上，往往需要克服數(shù)不清的問題，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)過數(shù)個月的改進(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。通過近一年半時間，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

特斯拉乃至于馬斯克本人，對4680電芯異常的重視，實際并非如同媒體上傳聞的那樣，僅僅因為其高容量以及隨之而來的續(xù)航優(yōu)勢。

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

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

為了強調(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，曾宣稱如果用其來等比例替換現(xiàn)有的2170電芯，則電動汽車的續(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。

必須要強調(diào)的是，通過堆電芯來“攢”電池組的操作，本質(zhì)上是一種無奈。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，那純粹是因為當(dāng)時的市場，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，是整個模組堅硬的外殼體。

▲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，再通過多個電池包集成構(gòu)成模組。

也許有人要說，單個電芯體積太大蓄液太多，一旦發(fā)生事故燒起來更猛烈。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起火，最終下場仍舊是整車燒毀。

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，其中所需的時間的長短。

電芯盡量做大，以減少包裹材料所占空間和重量，實現(xiàn)更好的體積和質(zhì)量密度。這便是為什么特斯拉會直接選擇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，隨即遭到美國車主的熱捧。但后續(xù)的實車測試顯示，其在性能上與2170電芯的型號別無二致。歸根結(jié)底，換大電芯只是對特斯拉企業(yè)有益的一件事，消費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汽車，名為Powerwall的家庭綜合可再生能源系統(tǒng)中的儲能單元，也同樣需要大量電芯部件。這種不必考慮沖擊問題的設(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，實際上很早就認(rèn)識到了，動力電池對特斯拉整個戰(zhàn)略的重要性。

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

▲特斯拉上海臨港超級工廠

這項操作的目的只有一個，那就是特斯拉在動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，有著來自松下的十幾億美元投資。盡管該工廠的設(shè)計最大產(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。比如本次傳出捷報的弗里蒙特工廠。

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

因為特斯拉在本土的產(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臺純電汽車的動力電池供應(yīng)，還是有相當(dāng)難度的。

簡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)下過每周8550臺的紀(jì)錄，產(chǎn)品包括全部四種量產(chǎn)特斯拉車型。不過其通常產(chǎn)能，會維持在每周8000左右。年產(chǎn)約42~44萬臺之間。

▲雖說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Model Y。盡管其設(shè)計年產(chǎn)能可達(dá)50萬臺，但今年實際能夠?qū)崿F(xiàn)的產(chǎn)能目標(biāo)，推測應(yīng)不會超過25萬臺。

總體而言，2023年特斯拉在美國本土的產(chǎn)能約在65~70萬臺之間。如果以平均每臺車安裝80kWh電池來計算，這些電動車總計需要56GWh的電芯。

簡單扣除內(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GWh的4680電芯呢？

若是我們不用周產(chǎn)86.8萬枚電芯這種比較現(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0.08GWh，全年累計也不過4.16GWh而已……

毫無疑問，雖然特斯拉在動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，可以說是仍然存在相當(dāng)?shù)木嚯x。

更何況，特斯拉實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。旗下需要消耗動力電池的項目，遠(yuǎn)不止電動汽車一種。

2006年，馬斯克曾經(jīng)寫了一個長期發(fā)展戰(zhàn)略，歸結(jié)起來大概是分為四個步——

第一步：打造一款產(chǎn)量很小的車型，該車型價格肯定是昂貴的；

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

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

第四步：（向公眾）提供太陽能電力產(chǎn)品。

對于在當(dāng)時看來不那么靠譜的第四步，馬斯克本人曾特別注釋稱：不開玩笑，在過去的 10年中，這項規(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，他又公布了一項新戰(zhàn)略：

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

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

3.自動化：通過大量的車隊學(xué)習(xí)功能，開發(fā)出比人類手動駕駛安全10倍的自動駕駛技術(shù)；

4.汽車共享：讓車輛在閑置的時候，通過分享來為你賺錢。

對于這樣一位高度表演型人格，且堪稱社交媒體營銷宗師的人物，只看他自己說的各種計劃、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)注度來賺取流量，怎么樣通過各種技巧去討好和引導(dǎo)自己的擁躉。

但這并非說上述這兩個，合計八條的“埃隆大戰(zhàn)略”毫無價值。實際上縱觀特斯拉最近10年的發(fā)展，其確實一步一步，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符合產(chǎn)量小、定價高的特性。所以Model 3和Model Y，分別在2016和2019年上市的時候，這意味著第二步也已經(jīng)實現(xiàn)。

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

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

▲Powerwall通常還需要搭配一個太陽能屋頂一起使用

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

其實質(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。

實際在“新四條”中，第二條我們也已經(jīng)從賽博卡車、Semi電動卡車上，見識到了大概。至于其中第三條，開發(fā)一種“比人類手動駕駛安全10倍的自動駕駛技術(shù)”，以當(dāng)今的技術(shù)能否實現(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電動重卡

所以所有人都必須承認(rèn)的是，無論你是否認(rèn)同馬斯克這個人，僅從商業(yè)規(guī)劃與實施方面，他與他的企業(yè)，確實是在一步一步，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，動力電池或者說是一種可靠的儲能裝置，顯然是其中包括電動汽車、家庭能源產(chǎn)品，都無法繞開的還是重中之重。

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

這個數(shù)字在當(dāng)時令許多評論者感覺不可理喻，因為其達(dá)到了2021年全球動力電池產(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)識到了，無論其說出的數(shù)字是否存在“吹水”的成分，特斯拉未來在動力電池上的投入，都會更加巨大。

▲產(chǎn)線上的4680電芯

馬斯克確實吹牛賺眼球，但特斯拉的電芯自造也是真的，未來其也會更加投入去造電芯。

因為站在整個新能源產(chǎn)業(yè)的高度，只要依舊是純電路線，那么動力電池必然是核心的那個節(jié)點。

關(guān)鍵詞： 電動汽車 超級工廠