特斯拉自研電池被爆難產(chǎn)！4680是泡沫還是未來？

最近這段時間，可以說是特斯拉的多事之秋。

先是6月初，外媒曝光“內(nèi)華達超級工廠周圍的停車場堆滿了特斯拉”、銷量跟不上產(chǎn)量。即使是通過各種方式降價促銷，也沒能挽救一二季度連續(xù)銷量下滑的趨勢；

隨后一場涉及上萬人的大規(guī)模裁員，直接讓特斯拉的員工總數(shù)減少了14%。開始從人員上進行降本增效，可見特斯拉所面臨的財務壓力；

最近，又曝出了“特斯拉即將放棄4680電池”的消息，稱4680電池產(chǎn)線可能會停產(chǎn)，

轉(zhuǎn)而向供應商購買電池。特斯拉的老伙計LG已經(jīng)躍躍欲試，想拿到這筆大訂單了。

要知道，4680電池之于特斯拉如同刀片電池之于比亞迪，可是特斯拉這些年來最受期待的技術(shù)，甚至沒有之一。

根據(jù)特斯拉的規(guī)劃，一旦4680開始大規(guī)模量產(chǎn)，不僅能在兼顧續(xù)航、快充能力的同時大規(guī)模降低生產(chǎn)成本，更是有望成為特斯拉銷量崛起的重要根基。

可如今，這電池怎么就一下子不造了？電池部門的裁員比例接近30%，究竟是為什么？特斯拉回應的“生產(chǎn)順利進行中”，究竟是不是障眼法？

那個“吹過的牛逼都能實現(xiàn)”的馬斯克，還能繼續(xù)創(chuàng)造神話嗎？

今天，我們就從2019年底亮相的4680開始，和大家好好聊一聊。

01. 顛覆規(guī)則的傳奇？????

顧名思義，4680相比2170，就是把直徑從21mm擴大到46mm，高度增加10mm到80mm的大圓柱電芯。它最大的好處，就是能顯著增加電池的容量和能量密度。

但這種規(guī)格放大的主意其實誰都能想到，真正需要攻克的技術(shù)難題有三點：

如何讓高密度電池增加充電倍率、如何避免電池過熱、以及最關(guān)鍵的生產(chǎn)制造問題。

特斯拉之所以是顛覆者，就源于其指出了解決這些難題的兩個關(guān)鍵性技術(shù)與方向：無極耳技術(shù)和干電極技術(shù)。

先來說說無極耳技術(shù)，它也被叫做全極耳技術(shù)。

從電池結(jié)構(gòu)上來說，我們可以簡單把它想象成一卷衛(wèi)生紙，每一圈“紙膜”都是由電極材料薄膜卷組而成。

為了高效進行電子交換，讓電池形成工作所需的正負極，于是又在“紙膜”也就是從電芯正負極各自引出金屬導電體，集合成充放電時的接觸點，這就極耳。

極耳越少制造難度越小，但相應的內(nèi)阻也會增大，就會出現(xiàn)過熱等重重安全問題。所以，單極耳工藝漸漸發(fā)展成了多極耳，也就是每一圈層的疊片都伸出一個極耳。

而特斯拉開創(chuàng)性的“無極耳”，其實就是通過巧妙的結(jié)構(gòu)設計，將每一圈“切蛋糕”一樣分割成小段并伸出極耳匯集到集流盤上。

這樣的設計，極大地增大極耳傳導面積和距離，降低內(nèi)阻、提高倍率的同時，也讓發(fā)熱面積更大、更均衡，間接解決了發(fā)熱問題。

這個天才想法，在結(jié)構(gòu)設計方面的難關(guān)基本已經(jīng)攻克，下一步就是制造了。

眾所周知，電池的制造成本一直是電動汽車價格難以降下來的主要原因。

而采用新的工藝設計顯然會增加制造難度和成本，至少在前期沒有形成規(guī)模效應時，電池很可能變得“更貴”。

所以特斯拉祭出了這招——干電極技術(shù)。

所謂干電極，簡單點說，就是在電池制造的混料、涂布、烘干、溶劑回收、極片輥軋、極片模切、極片卷繞的七大流程中，將涂布、烘干甚至是溶劑回收這部分“濕法涂布”環(huán)節(jié)省略，改用干料混合后直接涂抹在膜布材料上。

簡化工序，就是簡化成本。為此，特斯拉直接砸了2.18億美元，收購了業(yè)內(nèi)著名的電化學公司——麥克斯韋（Maxwell）。

成立于1965年的麥克斯韋，在超級電容、高壓電容等方面均有成績，和吉利、沃爾沃、通用等車企也均有合作。甚至在2018年還向吉利汽車提供過“超級電容”技術(shù)。

而特斯拉看中的，正是麥克斯韋手中較為成熟的干電極技術(shù)專利。

在2019年1月的報告中，麥克斯韋提供了可以顯著提升動力電池的干電池技術(shù)方案。至少，在眾多提供給特斯拉樣品的公司中，只有麥克斯韋成功“被特斯拉選中”。

而不論是PPT里的展示，還是在實際測試和報告中，都有證據(jù)表明麥克斯韋制造電池組件的流程效率明顯高于業(yè)內(nèi)通用的流程，也可以顯著降低電動汽車的生產(chǎn)成本。

隨后，特斯拉光速啟動收購計劃，以股換股，用高額溢價拿下了麥克斯韋，并在第二年就正式宣布了4680電池面世！

這幾張牌加起來，可以讓4680電池能量密度達300Wh/kg，單體電芯容量提升5倍、輸出功率提升6倍，整車續(xù)航里程增加16%，電池制造成本也能降低14%。

從數(shù)據(jù)來看，可以說是非常美好，甚至能夠引領(lǐng)整個4680電池行業(yè)的發(fā)展方向。

包括寧德時代、中創(chuàng)新航、遠景動力、蘭鈞新能源、蜂巢能源、國軒高科、創(chuàng)明新能源、比克電池等企業(yè)，近兩年也都在大圓柱技術(shù)上獲得了實質(zhì)性進展。

某種程度上，特斯拉的的確確用4680電池“創(chuàng)造并顛覆”了這個行業(yè)。

而且憑借4680電池的優(yōu)異性能，特斯拉已經(jīng)計劃將后續(xù)的Cybertruck皮卡車型、網(wǎng)約車型、2.5萬美元的低價電動車型，乃至特斯拉的超級儲能工廠所用電池全部升級，可以說4680電池將成為整個特斯拉布局中的“根基所在”！

所以直到現(xiàn)在都有人堅信，4680電池一旦大批量生產(chǎn)就是特斯拉再創(chuàng)新輝煌的時刻。

但故事，卻沒能如愿發(fā)展。

02. 4680電池：“寡人有疾”

2020年，馬斯克將4680電池拉到臺前，確實是吹了個天大的牛。但這個牛，是完全有機會可以實現(xiàn)的。

否則也不會有那么多人相信，特斯拉更不會將大量車型、投資都押注到這塊電池上去。但誰也沒想到的是，特斯拉居然卡住了，還卡了三四年之久。

4680電池的難產(chǎn)根源，其實因為“胎里帶疾”——生產(chǎn)制造。

前面就說過了，“無極耳”這一天才設計從結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)確定可行，但具體到了生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，可就不在特斯拉工程師們的職責范圍內(nèi)了。
特斯拉要做的事情，本質(zhì)上相當于從汽車公司迅速成為一家“電池制造巨頭”。

于是，特斯拉開始攻堅。

比如，無極耳技術(shù)本質(zhì)上就是從兩個極耳的點焊，升級成“一排”極耳的“大面積激光焊接”，這個過程顯然令難度無限增大，畢竟一個焊接點損毀整個電池也就廢了，以至于電池良品率降低。
又比如，濕法工藝是各大企業(yè)多年來、幾十億次的研究成果，本質(zhì)上就是為了讓電極分子更均勻地涂抹到金屬箔片上，而干法工藝就是直接將干料混合后涂抹到膜布上，時間短、任務重，均勻度、厚度、甚至配方比例等多種問題都需要重新攻克。

甚至連相應的電池生產(chǎn)設備都需要特斯拉自己設計，然后再向供應商們定制。

但特斯拉允許修改幅度很小，讓供應商們也十分頭疼，中間更是耗時良久。

據(jù)報道，特斯拉曾設計了一款7個滾輪的多輥壓延系統(tǒng)，比傳統(tǒng)3輪多了足足一倍多。

但這么多的滾輪，就意味著需要更多的參數(shù)試錯，畢竟前面一個輪子的參數(shù)改動，后面所有都得變，這一下難度和調(diào)試時間就程指數(shù)級增長。

在類似問題困擾下，4680電池遲遲沒能開啟爆發(fā)式增長，目前已經(jīng)量產(chǎn)的電池在能量密度上也低于300Wh/kg，僅有265Wh/kg，而在實際測試中甚至可能更低。

這一系列的“硬傷”，讓特斯拉盡管是珠玉在懷，卻總是美玉微瑕。

甚至在4680電池難產(chǎn)的壓力下，特斯拉的皮卡、低價電動車等計劃也紛紛后延，還隔幾個月就爆出采購寧王、比亞迪電池的消息。

可以說是一子不落，滿盤將輸。

而眾所周知，中國汽車“卷”向車市，留給特斯拉和馬斯克的時間，不多了。

加上當下中國電池企業(yè)的4680電池也好、三元鋰電池也好，從各方面性能、產(chǎn)能、甚至性價比上都有了長足進步。????

此消彼長之下，特斯拉如果以“大量采購”的優(yōu)勢，反而可能拿到比自研電池更低的價格，更利于解決當前急需的產(chǎn)能危機。

于是，馬斯克大手一揮，裁員大刀砍掉了30%電池相關(guān)的員工，甚至連4680的負責人——特斯拉供職18年的電池部門老大Drew Baglino也官宣離職。

也即是說，特斯拉的4680電池夢，必須要醒了。

但另一個問題又出現(xiàn)了，為什么特斯拉自研4680電池之路崎嶇難行，而其他動力電池企業(yè)卻能夠生產(chǎn)出合格產(chǎn)品？

難道說此疾可醫(yī)，只是藥方不在特斯拉？

03. 第一性原理“隕落”：末路的盡頭，是新路的開始????

先說一個結(jié)論，特斯拉的電池，不可能比中國的電池便宜。

除非，把產(chǎn)線拉到中國生產(chǎn)。

之所以這么說的理由有兩點，第一，是目前中國汽車在供應鏈和成本方面的優(yōu)勢，第二或許出乎很多人意料，是技術(shù)攻堅與商業(yè)化普及。

道理很簡單，從結(jié)果上看，目前寧德時代的麒麟電池CTP3.0的能量密度已經(jīng)達到255Wh/kg，綜合續(xù)航里程超過1000km，首款搭載的車型極氪001，甚至是在寧德時代總部下線的。

蜂巢能源推出的半固態(tài)電池能量密度也達到250Wh/kg以上，今年據(jù)悉有望突破400Wh/kg。

同樣在做半固態(tài)電池的上汽清陶，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)368Wh/kg的半固態(tài)電池成本與三元鋰電池成本相當。

這一切數(shù)據(jù)都在說明，5年前馬斯克那張轟動全球的“4680參數(shù)”PPT，已經(jīng)開始失效。

中國的電池企業(yè)，把馬斯克沒有做到的事情實現(xiàn)了。

其實，早在2003年，國內(nèi)就出現(xiàn)了圓柱全極耳鋰離子電池，但由于這種結(jié)構(gòu)設計的極耳形態(tài)不規(guī)則、生產(chǎn)工藝復雜，未能轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品。

畢竟一款產(chǎn)品的商業(yè)化，是一條艱難而燒錢的路，如果不在“風口”之上，那就得有足夠的財力支持。

所以，盡管2009年國內(nèi)就有電池企業(yè)與裝備企業(yè)在進行圓柱全極耳研究，但產(chǎn)品遲遲沒能落地。

而特斯拉的天才創(chuàng)意卻成為一把點燃風口的火。

于是，三五年之內(nèi)這場“對壘”，其實是特斯拉和中國電池企業(yè)的競速賽。且不說術(shù)業(yè)有專攻，但指技術(shù)投入與產(chǎn)鏈供應，中國和美國就是兩盤截然不同的溫床。

甚至特斯拉當前的電池供應商們，松下、LG新能源、寧德時代都有自己的大圓柱電池產(chǎn)業(yè)極其供應配套。

但在美國工廠里，采購中國生產(chǎn)設備或許將會面臨巨大風險。

于是此消彼長之下，特斯拉就在產(chǎn)業(yè)鏈壓力和政策限制的兩把鎖下，逐漸落后。

可是在Cybertruck 240萬輛訂單以及后續(xù)需要量產(chǎn)新車型的壓力下，特斯拉又不得不在2025年之前解決掉4680電池的產(chǎn)能問題。

于是，有其他選擇的特斯拉，大概率只能放棄自己親手孵化的電池項目。

或許很多人都會覺得疑惑和不解：

特斯拉將“小電池串聯(lián)起來”的動力電池方案，可以說是點亮了新能源汽車發(fā)展的第一盞燈，而很多人應該都清楚，這個天才創(chuàng)意之所以能被馬斯克想出來，不是因為“牛頓的蘋果”砸到了他，而是因為馬斯克一直遵循著他的“第一性原理”。?????????
甚至在一體化壓鑄，Space X的火箭回收方案等諸多領(lǐng)域，都是他依靠第一性原理誕生的天才想法，可以說是“屢試不爽”。

而4680電池的優(yōu)化路線，可以說是第一性原理的優(yōu)秀應用。

無論是回歸到電池生產(chǎn)流程的本質(zhì)，然后增加極耳，砍掉“濕法再干燥”直接干燥來降低生產(chǎn)流程，都是最直接的方案。

可4680電池最終卻是在中國企業(yè)手中發(fā)揚光大，如今正在形成爆發(fā)期。

雖然特斯拉具有不可否認的、帶動行業(yè)風向的價值，但特斯拉或許最終還是會失去動力電池生產(chǎn)這條臂膀，至少無法在動力電池上保持“領(lǐng)先地位”。

難道第一性原理的應用，真的有極限嗎？

答案，其實就寫在第一性原理本身。

這條原理的本質(zhì)就是回歸到問題最初的樣子，然后運用更基礎、更現(xiàn)代的物理學原理等手段，去解決最根本的那個問題。

這就有點像是你帶著計算器回到宋朝，幫著一群打算盤的賬房先生算賬。

這當中最關(guān)鍵的，其實并不是“發(fā)現(xiàn)問題”的那個人，馬斯克、斯克馬都可能提出天才創(chuàng)意，最關(guān)鍵的其實是誰掌握了可以量產(chǎn)的先進技術(shù)。

如果當年，“足夠好”老爺子沒有發(fā)現(xiàn)鋰離子電池或者將之申請專利，那么再多的馬斯克，也造不出現(xiàn)在的特斯拉。

所以，第一性原理其實從未隕落。

真正限制住特斯拉臂膀的，是技術(shù)與國度，更是基礎科學的根基。

或許，這也會反向逼迫特斯拉去做一些更超前創(chuàng)新的事。

畢竟，馬斯克和他的故事還遠沒有到結(jié)束之時。