特斯拉4680电池要革磷酸铁锂电池的命？

近日，特斯拉通过官方推特对外发布消息，内容显示位于加州的试点工厂在1月份已经生产了100万块4680电池，这标志着4680电池正式进入到量产阶段。与此同时，在声明发布之际，特斯拉预计将开始交付搭载4680电池的新型Model Y(参数|询价)。

特斯拉4680电池是特斯拉在2020年9月电池日上首次发布，在当时被业内人士称为足以颠覆行业的技术。

可如今，时间已经来到了2022年，彼时国内厂商都推出了自己的电池专利技术。比如比亚迪的刀片电池，长城的大禹电池，以及广汽埃安的弹匣电池......加之新能源技术的发展，那么问题来了：作为两年前的电池技术，拿到现在还具备颠覆性的竞争力吗？

想要搞清楚这个问题的答案，首先就要搞清楚什么是4680电池？4680电池有哪些优势？

什么是4680电池？

在聊4680电池之前，首先和大家普及下电池的种类。当前的动力电池封装方式主要有三种——方形电池、圆柱电池以及软包电池。

根据数据统计，2021前三季度方形电池装机量约为69.47GWh，圆柱电池和软包动力电池装机量则分别为6.63GWh和6.33GWh。可以看出来，方形电池是绝对主流。

方形电池优势明显，从工艺上讲它既能卷绕又能叠片，加工起来更加方便。其次方形电池的结构非常简单，更容易实现定制化生产。

早期的电动车很多都是“油改电”，给出的电池空间都是五花八门的，方形电池更容易“塞”进去。而且方形电池做成电池包是最方便的，可以将电芯尽可能做大，从而最大限度节省空间提升能量密度。

圆柱电池大家非常熟悉，在生活中更是随处可见，比如广告上我们常看到的“南孚5号电池”就是圆柱电池，而特斯拉采用的圆柱电池就是这一种。不过，电动车上采用的圆柱电池可不是我们小时候玩的四驱车一样，用两节“南孚”就够了，而是需要将几千节的圆柱电池拼装一起。

特斯拉之所以选择这种电池，主要原因是其优势非常明显。最大的优势就是“入壳比”高，方形电池的“入壳比”只有90%左右，因为必须在各个方向预留一定的空间让它受热膨胀。而圆柱电池因为受力更加均匀分散，入壳比能达到98%以上，这让它可以实现更高的能量密度。所以这也是为什么，几乎差不多的电池容量，特斯拉的续航往往能做到高一些。

不过，圆柱电池的缺点也很明显，就是阻抗大，因此工作时发热更大，能量损失更多。所以，这也是特斯拉BMS电池管理系统被业内公认牛逼的原因。正因为电池管理的难度太高，目前这条路线只有特斯拉再走。

那么，如何解决圆柱电池这一痛点呢？特斯拉给出的答案便是4680！

想必稍微对特斯拉有所了解的朋友都知道，特斯拉的动力电池命名方式向来简单粗暴。4680电池，顾名思义就是单体电芯直径为46mm、高度为80mm的圆柱形电池。

对比过去的“1865”以及如今的“2170”，从命名来看，4680似乎只是电池变大了，由此前的“5号电池”变成了“2号电池”。所以有人又会问了，这能有啥革新呢？

下面我们给大家解释一下就知道了。

4680电池的优势

1、续航提升、成本降低

首先我们做一下计算，假设电池是完美的圆柱体，它的体积计算公式应该是V=π*r²* h。从2170到4680，它的半径和高度都有增加，体积增长了近5倍。

这就意味着这种新型电池在成组时，电池之间的连接材料与控制系统会大幅减少，体积利用率也会进一步增加，同时重量减轻，续航也会得到提升。

其次，体积增大之后，原本要生产3000节电池，现在只需要生产500多节。据特斯拉估计，一条全新生产线的产能能够提升到以往的7倍，并且成本还会降低14%。

另外，随着电芯本体直径的增大，它们排布时的缝隙也会增大，对于电芯侧面的散热管路布置也更有优势。

更重要的是，4680电芯的输出上限也更强，续航上进一步t提升，真正做到一节更比五节强！

根据官方的说法，4680电池能量密度是现有电池5倍、续航提升16%、电量提升6倍。续航里程进步16%，新电池能将每千瓦时的老本低落 14%。

2、采用创新性的“无极耳”设计，降低阻抗

不过，随着电池体积的增大，电池阻抗也同步增大。对于这个问题，特斯拉的解决方式是采用创新性的“无极耳”设计。

极耳是从正负极集流体中引出了的金属导电体，电流正是通过极耳才能与电池外部连接。但是过于细长的极耳不利于电流传导，如果电流过大，就会出现发热，能量损失增大，而且会影响安全性能。

特斯拉的4680电池去掉了原有的极耳，选择了在集流体末端留白未涂覆正/负极材料。简单来说不是没有极耳了，而是整个一端面都变成了极耳，这种设计大幅降低了电池的阻抗，解决了圆柱电池的发热问题。

3、电池工艺创新

除了在形状和设计上的创新之外，在材料和生产方面，新电池也带了新工艺。

包括电池阳极、新涂层工艺、负极材料创新。

特斯拉将使用干电池电极工艺，不使用溶剂，而是将少量（约5-8%）细粉状PTFE粘合剂与正/负极粉末混合，通过挤压机形成薄的电极材料带，再将电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。这项工艺将会提高电池的能量密度，并且使生产能耗降低10倍。

阳极材料方面，特斯拉将从硅材料入手。硅可以储存比石墨多出十倍的电能，但由于其在充放电过程中体积变化可达400%，容易破碎，因此一直难以取代石墨。

特斯拉计划从根本上改变硅表层的延展性，使其不容易破碎，这项技术可以使电池的续航能力增加20%。特斯拉将研制的新材料命名为“特斯拉硅”，成本为1.2美元/KWh，仅为现有的结构化硅工艺的十分之一。

阴极材料方面，特斯拉通过改进阴极生产过程，减少水的使用和废水的产生，降低了电池阴极生产线66%的投资建设成本和76%的生产成本。同时，特斯拉推出电池回收服务，未来新电池都将通过回收的旧电池生产。

结合这些改进，特斯拉将增加54%的电池续航，降低56%的每千瓦时成本，减少69%的投资生产成本，能量密度提升之余，生产成本大大降低。

最后，一句话总结一下4680电池的优势：它可以做到性能与成本兼顾。

4680电池要革磷酸铁锂电池的命？

纵观当下的新能源汽车市场，已经呈现出了两极化的发展。比如当下很多入门的车型都会采用成本更低，安全性更好的磷酸铁锂电池。

比如特斯拉Mdoel 3、Model Y标准续航版车型，比如小鹏P7(参数|询价) 480版本、小鹏P5(参数|询价) 460版本等等入门车型，它们采用的都是磷酸铁锂电池。而主打性能或者长续航版的高配车型，则会搭载能量密度更高的三元锂电池。

总之，三元锂和磷酸铁锂各有优势，两者的技术路线之争也是由来已久。不过，4680电池的到来，看似将打破这一现有电池格局。

特斯拉的4680电池采用的三元正极材料，其既有三元锂电池的续航高的优势，又有磷酸铁锂电池低成本的优势。对此，业内有声音认为，4680电池将要革了磷酸铁锂电池的命。

理论上确实没毛病，但实现却并容易！

1、电池生产困难

4680电池生产并不容易，要不然，至今也不会拖了快两年了。其中，主要难点在于极耳激光焊接的难度极高带来的低良品率。

据悉，最开始特斯拉制造的4680良品率仅为20%，到2021年10月提升至80%。而现在，其良品率已平均达到了92%，最高的达到了97%，最低的为79%，基本已经达到开始批量生产的水准。

2、产能有限

数据显示，特斯拉在2021年销量为93.6万辆。在2022年，特斯拉表示将不推出新车型，选择全力扩产能，这意味着在2022年突破百万销量大关只是一个开始，全年销量达到150万辆也不是没有可能。

如此庞大的销量，特斯拉想要做到雨露均沾，将4680电池实现产品全覆盖显然是不可能的。

根据特斯拉的说法，其1月的产能为100万块，100万仅仅装机了1000台特斯拉，也就是说，每辆Model Y大约需要1000个4680电池，这与特斯拉一年将进100万的交付量相比，显然是杯水车薪 。那么，为了满足特斯拉2022年交付量超100万辆的目标，所以采购友商来弥补产能是必不可少的。

目前，特斯拉不仅已经和宁德时代签订的长达4年的供应锂离子动力电池产品的大额订单，同时根据传闻，其正在与比亚迪签订的有关刀片电池供应合同。而特斯拉所需要的动力电池类型都是磷酸铁锂电池。

总之，特斯拉未来采取两手抓的策略，一方面继续扩大4680电池的产能，另一方面进一步扩大与磷酸铁锂电池厂商的合作，以满足不同版本车型，采用不同类型的电池版本。

对此，有分析人士称，磷酸铁锂电池仍将是特斯拉旗下车型标准版的主要选择方向，而4680电池除了德州工厂的特斯拉Model Y，就是产销量相对较低的高端车型Model S(参数|询价), Model X(参数|询价)和研发中的Cybertruck(参数|询价)，以及对能量密度要求较高的Semi等大车型。因此，专家称短期内4680电池实现普惠有些困难。

另外，根据松下方面表示，松下最早将于2023年起为特斯拉生产4680原型电池，其工厂年产量仅为10GWh，只能满足约15万辆汽车的电池需求。也就是说，未来很长一段时间，磷酸铁锂电池依旧将充当主力。

3、磷酸铁锂电池安全性高、成本低

首先，磷酸铁锂电池安全性更高。

4680大圆柱电池本质上来说，并不是电池材料上的突破，就像比亚迪的刀片电池，更多的是工艺上的创新。某种程度上来说，使用磷酸铁锂正极材料作为4680电池的正极材料也不是不可以。只是为了能够拥有更高的续航，特斯拉4680采用三元正极材料。

但是，相比三元锂电池，磷酸铁锂电池安全性更高，这也是比亚迪等主机厂坚持磷酸铁锂电池路线的重要原因。而现在有了4680电池这套“黑科技”，可以让普通的磷酸铁锂电池和比亚迪“刀片电池”一样实现“进化”，利用4680电池高性能的优势，不仅能提高磷酸铁锂电池的续航，也能满足电池的安全性需求，同时还能进一步降低成本。

提到成本，这也是磷酸铁锂电池的主要优势。

2021年以来，锂钴等重要的动力电池原材料价格不断上涨。据市场研究机构IHS Markit 的数据，在2021年后期，锂离子电池价格上涨了约10%～20%。彭博新能源财经（BNEF）的数据显示，截至2021年底，全球锂离子电池组平均价格为132美元/千瓦时（约合840元人民币）。

更重要的是，钴元素是稀缺资源，其来源依赖于进口，这对国内动力电池企业来说是比较被动的。

对此，比亚迪董事长王传福曾表示，比亚迪从2008年就决定坚持使用磷酸铁锂电池，这背后的主要原因是，三元电池用了很多钴、镍，中国没有钴、镍也很少，中国不能从石油的卡脖子转成钴、镍的卡脖子，真正大规模使用的电池不能依赖稀有金属。

所以，综上所述，4680电池并不会革了磷酸铁锂电池的命。但对当下新能源市场的格局而言，4680电池的投产，可能将会改变现有的电池格局。

诸多电池厂商跟进，新一轮竞争开启

前面我们也提到了，当前的动力电池封装方式主要有三种，方形电池、圆柱电池以及软包电池。而在方形电池的领域，宁德时代独占鳌头。但在圆柱电池上，其他厂商几乎都在一个水平线上。

如今，在特斯拉的带动下，行业必然会掀起一波圆柱电池的潮流。国内的动力电池企业将会在圆柱电池领域，开启新一轮的竞争。

事实上，目前已经有多家企业跟进，正在积极局部4680电池。

车企方面，据悉除了特斯拉自身推出4680电池外，包括保时捷、宝马、江淮、东风等车企也有意或者已经与电池企业共同推动大圆柱电池的开发，希望未来应用到相关车型上。

有相关业内人士透露，保时捷、宝马正联合一些电池供应商开发大圆柱电池，但规格型号尚未确定。江淮汽车新能源汽车研究院电池系统部技术副总监秦(参数|询价)李伟曾透露，目前江淮汽车正在进行基于46系列的全新平台进行规划，未来将开发46800/46105系列电芯，并实现整包CTP。

电池厂商方面，松下、宁德时代、LG新能源、亿纬锂能等动力电池企业均开始积极布局4680电池。

据悉，宁德时代正加快节奏，研发大圆柱电池“金箍棒’”，LG化学也接连研发了4680、4690等大圆柱电池，希望再次进入特斯拉供应链。

亿纬锂能相关负责人此前表示，公司4680电池厂房正在建设中，合作方不方便透露。亿纬锂能曾公开表示，公司已完成大圆柱电池战略布局，包括4680和4695两大型号，预计2023年产能释放20GWh，2024年达到40GWh。

对此，业内人士表示：大圆柱电池在能量密度和生产成本方面存在巨大优势，未来有望成为一种重要的技术路线。