“為我們一月份生產的第100萬塊4680電池慶祝！”日前，特斯拉在海外社交平臺Twitter宣布了這一消息，這意味著其布局良久的4680電池技術在大規模量產路上又前進了一大步。

特斯拉第100萬塊4680電池下線；圖片來源：特斯拉Twitter截圖

據了解，特斯拉4680電池最早在2020年9月下旬舉行的“電池日”上得以披露，彼時特斯拉CEO埃隆·馬斯克將其視為電池技術上的“巨大的突破”。

顧名思義，4680電池以尺寸命名，是一款直徑為46mm、高度為80mm的圓柱型電池。那么，相比于現有的圓柱形電池，4680電池的突破點體現在哪些方面？除了特斯拉外，相關動力電池企業是否有布局？這一全新的電池技術，距離大規模量產還需要多久？

三大創新技術，特斯拉4680電池性能、成本更優

在動力電池封裝形式的選擇應用上，國內大部分車企主要使用方形電池，國外主要是軟包電池，而特斯拉是為數不多大規模使用圓柱型動力電池的車企，從最早期Model S上使用的1865電池，到目前Model 3和Model Y上使用的2170電池，再到此次量產的4680電池，均為圓柱型。

從特斯拉的電池命名可見，相較于前兩代電池，新一代4680電池在直徑和高度上都增加了不少。不僅如此，相較于2170電池，4680電池的容量可以提升5倍，同等電池包下整車續航里程提升16%，此外每千瓦成本下降14%。

特斯拉4680電池；圖片來源：特斯拉

也就是說，4680大圓柱電池可以極大程度減少單個電池包電池電芯數量。根據相關數據測算，此前一代的1860圓柱電池需要7200+個電芯，第二代2170圓柱電池需要4400+個電芯左右，如今的4680大圓柱電池僅僅只需要950-1000個電芯。

在業界看來，特斯拉4680電池在產品性能上取得的巨大突破，與其在電芯結構和電池材料等方面的創新密不可分。

據了解，在電芯結構方面，特斯拉4680電池采用了無極耳（即全極耳）技術，傳統電池有兩個極耳，分別連接正極與負極，無極耳則直接從正極/負極上剪出極耳，縮短了極耳間距的同時還增加了極耳面積。也正是基于這一技術，體積更大的4680電池才有效地解決了高能量密度電芯的散熱問題。

民生證券指出，4680電池采用新型無極耳技術可實現降本增效，無極耳技術一方面增大了電流傳導面積、縮短電流傳導距離，大幅降低電池內阻；內阻降低可以減小電流偏移現象，延長電池壽命；電阻減小還可降低熱量產生，電極導電涂層和電池端蓋的有效接觸面積可達到100%，能提升散熱能力。

在電池材料上，4680采用了硅碳負極材料。這是一種理論上能量密度比傳統石墨負極更高的材料，采用硅負極材料的鋰電池質能密度可提高8%以上，體能密度則可達到提升10%以上。同時，由于石墨負極的電壓十分接近鋰的沉積電位，硅基負極材料相比之下有更好的安全性。且硅材料來源廣泛、成本低廉，是一種環保原料。

另在電池生產工藝上，特斯拉4680電池采用的干電極技術，樹立了動力電池新標準。據了解，傳統電池需要先放置在NMP等有毒且昂貴的溶液中，然后再干燥并壓成薄膜。而干電極技術則省去了放置溶液的步驟和干燥的過程，通過將活性正負粒子與聚四氟乙烯(PTFE)混合，使其原纖化，再將粉末直接碾壓成薄膜，壓在鋁或銅的原材料上。這一工藝相對簡單，且生產速度更快。

且值得一提的是，干電極技術不僅節約了傳統方法帶來的溶劑開支和覆膜機成本，同時解決了溶劑中的鋰和碳若不能融合所帶來的容量損失的問題，從而提高了約5%的電池能量密度。

諸多電池廠商跟進，4680電池有望成為重要技術路線

在汽車電動化的發展進程中，續航里程、成本一直是制約純電動汽車快速實現市場全面滲透的重要因素。且自2021年以來，動力電池原材料遭遇多次漲價，讓車企增效降本的需求愈發強烈，而在性能、成本、安全方面更具優勢的4680大圓柱電池成為車企的重要選項之一。

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于46系列的全新平臺進行規劃，未來將開發46800/46105系列電芯，并實現整包CTP。

在此背景下，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布局4680電池。

日前，松下表示，預計今年4月開始試生產4680電動汽車電池，之后該公司還打算在松下大阪總部附近的和歌山縣進行進一步試產，不過正式大規模量產的時間和地點尚未確定。同時松下電器首席財務官Hirokazu Umeda表示：“當我們真正能夠交付4680時，我們計劃將優先滿足特斯拉?！?/p>

億緯鋰能相關負責人近日表示，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布局，包括4680和4695兩大型號，預計2023年產能釋放20GWh，2024年達到40GWh。

比克電池在2021年3月對外展示了自主研發的4680電芯。比克首席科學家林建表示，比克已與客戶合作進行全極耳大圓柱電池的應用開發，預計將于2023年開始批量化生產。據比克電池透露，目前公司正與國際知名車企進行大圓柱電池的聯合開發。

東吳證券表示，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。

提升良品率是當務之急，大規模裝車或在2023年

不過，4680大圓柱電池雖好，但是這一新技術從實驗室走出到最終大規模量產裝車，中間需要克服的難題還有很多，首先擺在眼前的就是良品率問題。

通常來說，動力電池大規模應用的良品率基準線為90%，如果良品率在80%以下，則大規模量產沒有經濟性。從特斯拉來看，其自2020年9月推出4680電池以來，就開始在美國加利福尼亞州弗里蒙特工廠試制。通過過去一年的努力，特斯拉4680電池的良品率才從最初的20%提升至80%。

有分析指出，4680電池良品率難以提高的原因仍與其整體結構有關。其整體結構是：一層隔膜，兩端分別有一層銅箔和鋁箔做負極和正極，但膜在卷繞過程中容易發生正負極微短路，當自放電流大到一定程度，就會產出不良品；從電池內部構造來看，采用的魚鱗涂覆技術在涂覆不均的時候，也會影響良品率；此外全極耳與集流盤或殼體的連接需要采用面焊技術，相較于傳統兩個極耳的點焊，焊接工序和焊接量都變多，激光強度和焦距不容易控制，易焊穿燒到電芯內部或者沒有焊，造成產品不合格。

一個好的消息是，在最新的2022年1月22日的產品檢測里，特斯拉弗里蒙特工廠14 條試生產線的4680電池良品率最終達到了92%，這也助推了特斯拉第100萬塊4680電池的成功量產下線。不過，相較于2170 電芯早已達到99%的行業良品率現狀，4680電池還有很大的提升空間。業界普遍認為，短期內，4680良品率達到95%左右將是一個很好的數字。

如此也就不難理解，在上述各企業公布的4680等型號大圓柱電池的量產時間線來看，多數企業將大圓柱電池批量生產的時間定2023年。

此次，特斯拉第100萬塊4680電池的量產下線，對該產業來說應該是一個良好的開端，未來隨著更多電池廠商的相繼入局，4680電池的良品率有望不斷提升。中信證券研報認為，目前特斯拉4680電池已實現量產，有望引領產業變革。當前主流電池廠紛紛跟進，預計2023年迎來爆發。屆時，這一全新的電池技術將對現有電池市場帶來怎樣的沖擊與變革，值得期待。

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