特斯拉自研电池被爆难产！4680是泡沫还是未来？

最近这段时间，可以说是特斯拉的多事之秋。

先是6月初，外媒曝光“内华达超级工厂周围的停车场堆满了特斯拉”、销量跟不上产量。即使是通过各种方式降价促销，也没能挽救一二季度连续销量下滑的趋势；

随后一场涉及上万人的大规模裁员，直接让特斯拉的员工总数减少了14%。开始从人员上进行降本增效，可见特斯拉所面临的财务压力；

最近，又曝出了“特斯拉即将放弃4680电池”的消息，称4680电池产线可能会停产，

转而向供应商购买电池。特斯拉的老伙计LG已经跃跃欲试，想拿到这笔大订单了。

要知道，4680电池之于特斯拉如同刀片电池之于比亚迪，可是特斯拉这些年来最受期待的技术，甚至没有之一。

根据特斯拉的规划，一旦4680开始大规模量产，不仅能在兼顾续航、快充能力的同时大规模降低生产成本，更是有望成为特斯拉销量崛起的重要根基。

可如今，这电池怎么就一下子不造了？电池部门的裁员比例接近30%，究竟是为什么？特斯拉回应的“生产顺利进行中”，究竟是不是障眼法？

那个“吹过的牛逼都能实现”的马斯克，还能继续创造神话吗？

今天，我们就从2019年底亮相的4680开始，和大家好好聊一聊。

01. 颠覆规则的传奇？‍‍‍‍

顾名思义，4680相比2170，就是把直径从21mm扩大到46mm，高度增加10mm到80mm的大圆柱电芯。它最大的好处，就是能显著增加电池的容量和能量密度。

但这种规格放大的主意其实谁都能想到，真正需要攻克的技术难题有三点：

如何让高密度电池增加充电倍率、如何避免电池过热、以及最关键的生产制造问题。

特斯拉之所以是颠覆者，就源于其指出了解决这些难题的两个关键性技术与方向：无极耳技术和干电极技术。

先来说说无极耳技术，它也被叫做全极耳技术。

从电池结构上来说，我们可以简单把它想象成一卷卫生纸，每一圈“纸膜”都是由电极材料薄膜卷组而成。

为了高效进行电子交换，让电池形成工作所需的正负极，于是又在“纸膜”也就是从电芯正负极各自引出金属导电体，集合成充放电时的接触点，这就极耳。

极耳越少制造难度越小，但相应的内阻也会增大，就会出现过热等重重安全问题。所以，单极耳工艺渐渐发展成了多极耳，也就是每一圈层的叠片都伸出一个极耳。

而特斯拉开创性的“无极耳”，其实就是通过巧妙的结构设计，将每一圈“切蛋糕”一样分割成小段并伸出极耳汇集到集流盘上。

这样的设计，极大地增大极耳传导面积和距离，降低内阻、提高倍率的同时，也让发热面积更大、更均衡，间接解决了发热问题。

这个天才想法，在结构设计方面的难关基本已经攻克，下一步就是制造了。

众所周知，电池的制造成本一直是电动汽车价格难以降下来的主要原因。

而采用新的工艺设计显然会增加制造难度和成本，至少在前期没有形成规模效应时，电池很可能变得“更贵”。

所以特斯拉祭出了这招——干电极技术。

所谓干电极，简单点说，就是在电池制造的混料、涂布、烘干、溶剂回收、极片辊轧、极片模切、极片卷绕的七大流程中，将涂布、烘干甚至是溶剂回收这部分“湿法涂布”环节省略，改用干料混合后直接涂抹在膜布材料上。

简化工序，就是简化成本。为此，特斯拉直接砸了2.18亿美元，收购了业内著名的电化学公司——麦克斯韦（Maxwell）。

成立于1965年的麦克斯韦，在超级电容、高压电容等方面均有成绩，和吉利、沃尔沃、通用等车企也均有合作。甚至在2018年还向吉利汽车提供过“超级电容”技术。

而特斯拉看中的，正是麦克斯韦手中较为成熟的干电极技术专利。

在2019年1月的报告中，麦克斯韦提供了可以显著提升动力电池的干电池技术方案。至少，在众多提供给特斯拉样品的公司中，只有麦克斯韦成功“被特斯拉选中”。

而不论是PPT里的展示，还是在实际测试和报告中，都有证据表明麦克斯韦制造电池组件的流程效率明显高于业内通用的流程，也可以显著降低电动汽车的生产成本。

随后，特斯拉光速启动收购计划，以股换股，用高额溢价拿下了麦克斯韦，并在第二年就正式宣布了4680电池面世！

这几张牌加起来，可以让4680电池能量密度达300Wh/kg，单体电芯容量提升5倍、输出功率提升6倍，整车续航里程增加16%，电池制造成本也能降低14%。

从数据来看，可以说是非常美好，甚至能够引领整个4680电池行业的发展方向。

包括宁德时代、中创新航、远景动力、兰钧新能源、蜂巢能源、国轩高科、创明新能源、比克电池等企业，近两年也都在大圆柱技术上获得了实质性进展。

某种程度上，特斯拉的的确确用4680电池“创造并颠覆”了这个行业。

而且凭借4680电池的优异性能，特斯拉已经计划将后续的Cybertruck皮卡车型、网约车型、2.5万美元的低价电动车型，乃至特斯拉的超级储能工厂所用电池全部升级，可以说4680电池将成为整个特斯拉布局中的“根基所在”！

所以直到现在都有人坚信，4680电池一旦大批量生产就是特斯拉再创新辉煌的时刻。

但故事，却没能如愿发展。

02. 4680电池：“寡人有疾”

2020年，马斯克将4680电池拉到台前，确实是吹了个天大的牛。但这个牛，是完全有机会可以实现的。

否则也不会有那么多人相信，特斯拉更不会将大量车型、投资都押注到这块电池上去。但谁也没想到的是，特斯拉居然卡住了，还卡了三四年之久。

4680电池的难产根源，其实因为“胎里带疾”——生产制造。

前面就说过了，“无极耳”这一天才设计从结构方面已经确定可行，但具体到了生产工艺环节，可就不在特斯拉工程师们的职责范围内了。

特斯拉要做的事情，本质上相当于从汽车公司迅速成为一家“电池制造巨头”。

于是，特斯拉开始攻坚。

比如，无极耳技术本质上就是从两个极耳的点焊，升级成“一排”极耳的“大面积激光焊接”，这个过程显然令难度无限增大，毕竟一个焊接点损毁整个电池也就废了，以至于电池良品率降低。

又比如，湿法工艺是各大企业多年来、几十亿次的研究成果，本质上就是为了让电极分子更均匀地涂抹到金属箔片上，而干法工艺就是直接将干料混合后涂抹到膜布上，时间短、任务重，均匀度、厚度、甚至配方比例等多种问题都需要重新攻克。

甚至连相应的电池生产设备都需要特斯拉自己设计，然后再向供应商们定制。

但特斯拉允许修改幅度很小，让供应商们也十分头疼，中间更是耗时良久。

据报道，特斯拉曾设计了一款7个滚轮的多辊压延系统，比传统3轮多了足足一倍多。

但这么多的滚轮，就意味着需要更多的参数试错，毕竟前面一个轮子的参数改动，后面所有都得变，这一下难度和调试时间就程指数级增长。

在类似问题困扰下，4680电池迟迟没能开启爆发式增长，目前已经量产的电池在能量密度上也低于300Wh/kg，仅有265Wh/kg，而在实际测试中甚至可能更低。

这一系列的“硬伤”，让特斯拉尽管是珠玉在怀，却总是美玉微瑕。

甚至在4680电池难产的压力下，特斯拉的皮卡、低价电动车等计划也纷纷后延，还隔几个月就爆出采购宁王、比亚迪电池的消息。

可以说是一子不落，满盘将输。

而众所周知，中国汽车“卷”向车市，留给特斯拉和马斯克的时间，不多了。

加上当下中国电池企业的4680电池也好、三元锂电池也好，从各方面性能、产能、甚至性价比上都有了长足进步。‍‍‍‍

此消彼长之下，特斯拉如果以“大量采购”的优势，反而可能拿到比自研电池更低的价格，更利于解决当前急需的产能危机。

于是，马斯克大手一挥，裁员大刀砍掉了30%电池相关的员工，甚至连4680的负责人——特斯拉供职18年的电池部门老大Drew Baglino也官宣离职。

也即是说，特斯拉的4680电池梦，必须要醒了。

但另一个问题又出现了，为什么特斯拉自研4680电池之路崎岖难行，而其他动力电池企业却能够生产出合格产品？

难道说此疾可医，只是药方不在特斯拉？

03. 第一性原理“陨落”：末路的尽头，是新路的开始‍‍‍‍

先说一个结论，特斯拉的电池，不可能比中国的电池便宜。

除非，把产线拉到中国生产。

之所以这么说的理由有两点，第一，是目前中国汽车在供应链和成本方面的优势，第二或许出乎很多人意料，是技术攻坚与商业化普及。

道理很简单，从结果上看，目前宁德时代的麒麟电池CTP3.0的能量密度已经达到255Wh/kg，综合续航里程超过1000km，首款搭载的车型极氪001，甚至是在宁德时代总部下线的。

蜂巢能源推出的半固态电池能量密度也达到250Wh/kg以上，今年据悉有望突破400Wh/kg。

同样在做半固态电池的上汽清陶，目前已经可以实现368Wh/kg的半固态电池成本与三元锂电池成本相当。

这一切数据都在说明，5年前马斯克那张轰动全球的“4680参数”PPT，已经开始失效。

中国的电池企业，把马斯克没有做到的事情实现了。

其实，早在2003年，国内就出现了圆柱全极耳锂离子电池，但由于这种结构设计的极耳形态不规则、生产工艺复杂，未能转化为实际产品。

毕竟一款产品的商业化，是一条艰难而烧钱的路，如果不在“风口”之上，那就得有足够的财力支持。

所以，尽管2009年国内就有电池企业与装备企业在进行圆柱全极耳研究，但产品迟迟没能落地。

而特斯拉的天才创意却成为一把点燃风口的火。

于是，三五年之内这场“对垒”，其实是特斯拉和中国电池企业的竞速赛。且不说术业有专攻，但指技术投入与产链供应，中国和美国就是两盘截然不同的温床。

甚至特斯拉当前的电池供应商们，松下、LG新能源、宁德时代都有自己的大圆柱电池产业极其供应配套。

但在美国工厂里，采购中国生产设备或许将会面临巨大风险。

于是此消彼长之下，特斯拉就在产业链压力和政策限制的两把锁下，逐渐落后。

可是在Cybertruck 240万辆订单以及后续需要量产新车型的压力下，特斯拉又不得不在2025年之前解决掉4680电池的产能问题。

于是，有其他选择的特斯拉，大概率只能放弃自己亲手孵化的电池项目。

或许很多人都会觉得疑惑和不解：

特斯拉将“小电池串联起来”的动力电池方案，可以说是点亮了新能源汽车发展的第一盏灯，而很多人应该都清楚，这个天才创意之所以能被马斯克想出来，不是因为“牛顿的苹果”砸到了他，而是因为马斯克一直遵循着他的“第一性原理”。‍‍‍‍‍‍‍‍‍

甚至在一体化压铸，Space X的火箭回收方案等诸多领域，都是他依靠第一性原理诞生的天才想法，可以说是“屡试不爽”。

而4680电池的优化路线，可以说是第一性原理的优秀应用。

无论是回归到电池生产流程的本质，然后增加极耳，砍掉“湿法再干燥”直接干燥来降低生产流程，都是最直接的方案。

可4680电池最终却是在中国企业手中发扬光大，如今正在形成爆发期。

虽然特斯拉具有不可否认的、带动行业风向的价值，但特斯拉或许最终还是会失去动力电池生产这条臂膀，至少无法在动力电池上保持“领先地位”。

难道第一性原理的应用，真的有极限吗？

答案，其实就写在第一性原理本身。

这条原理的本质就是回归到问题最初的样子，然后运用更基础、更现代的物理学原理等手段，去解决最根本的那个问题。

这就有点像是你带着计算器回到宋朝，帮着一群打算盘的账房先生算账。

这当中最关键的，其实并不是“发现问题”的那个人，马斯克、斯克马都可能提出天才创意，最关键的其实是谁掌握了可以量产的先进技术。

如果当年，“足够好”老爷子没有发现锂离子电池或者将之申请专利，那么再多的马斯克，也造不出现在的特斯拉。

所以，第一性原理其实从未陨落。

真正限制住特斯拉臂膀的，是技术与国度，更是基础科学的根基。

或许，这也会反向逼迫特斯拉去做一些更超前创新的事。

毕竟，马斯克和他的故事还远没有到结束之时。