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特斯拉吹了4年的牛,最終被親手按下了暫停鍵。那個馬斯克口中單體能量密度提升5倍,功率輸出提升6倍的4680電池,最終未能兌現。甚至在裝車效果上,還不如眼下的2170電池。放棄自產4680電池之後,特斯拉把希望寄托在第三方供應上。但特斯拉遇到的問題,交給供應商就可以規避嗎?在海外Cybertruck,以及下一代Model Y的龐大需求背景下,特斯拉會采用什麽辦法度過眼下的空窗期呢?
單體難在工藝,組隊更沒優勢
首先需要明確的是,大圓柱電池,或者明確說就是46系大圓柱電池,是一定會做下去的。這背後其實是疊片、卷繞以及軟包的技術路線之爭。只要卷繞的技術優勢還在,大圓柱電池就還有市場價值。但將單體電池做大的工藝問題,一直客觀存在,並且影響了特斯拉4680電池的裝車效果。
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歸納下來無非老三樣,卷繞難度、極耳焊接、幹法電極。全極耳的設計,使得被卷繞的電池薄膜,都需要做成鋸齒狀。如此,極耳的表面起伏將難免不平整,影響一致性。甚至易產生碎屑,導致良品率差。同時,極耳從傳統的電焊,變為全極耳面焊。工作量增加,工序更復雜。最後,幹式電極,特別是活性高的正極部份,難以均勻擴散,良品率同樣被降低。
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其實特斯拉早就在妥協了,原本PPT中還有無鈷正極,以及矽負極的戲份。如果說面對眼下的正極密度,石墨負極依舊是綽綽有余。那麽無鈷正極,是包括特斯拉在內,不少車企的奮鬥方向。畢竟這樣可以進一步提升電池容量密度,並降低成本。當然,量產裝車的4680電池依舊是高鎳三元鋰電池。所以熱管理壓力也結構穩定性的壓力依舊是存在的,這種情況下別說無鈷電池了。用上4680電池的特斯拉車型,其充電速度先高後低的曲線走勢,很大程度上也可以歸結於此。
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總之,特斯拉無法在全極耳以及正極部份的工藝上,兌現4680電池的天賦。把這些事寄希望於供應商來完成,也是特斯拉的常規思路。有訊息稱,從去年下半年開始,特斯拉就有透過中國供應商,采購高鎳正極卷,然後在美國工廠進行組裝。結合特斯拉在暫停自產4680電池時,提到的成本壓力,這則訊息的真實程度還在提升。作為電池制造中重要的成本占比,既然正極材料需要依賴從供應商處進口,那成本上天也就可以理解了。
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而特斯拉4680電池裝車的難題,還不止在單體電芯上,成包之後的尷尬也同時存在。比如說,早期特斯拉在展示中,4680電池是橫向成包。而在後期,則改為了縱向成包。由橫向改縱向,夾在電池中間的冷卻管,與電池的接觸面積將會變得不夠均勻。更重要的是,縱向排布,能夠容納的電芯數量,不如橫向。最直接的效果就是,成包之後的電池總容量難以提升。熱管理壓力大,電池總容量上不去,那為什麽還要改呢?答案在安全性。
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縱向排布的電池,可以給車輛兩側的縱梁留下更多安全設計空間。同時,同樣縱向的冷卻管,也會被車身結構更好地保護起來。假設是橫置布局,即便電芯扛得住沖擊,冷卻管部份碰撞後的穩定性,也會被打上問號。另外,冷卻系統同時也是溫控系統。從車頭延伸,可以減少線束使用,以及降低能量損失。最後,電池的重量,使得更遠離車輛中軸線的橫向排布方式,會增加兩側的慣性偏移。而縱向排布也就是沿中軸線布局,理論上對車輛的操控性更有幫助。也就是說,受制於工藝,以及為了整體安全性妥協,特斯拉最終不得不選擇放棄自產4680電池的計劃。
用麒麟電池最簡單,折中選比亞迪?
暫定了自產4680,供應商的產能一時間還撐不起需求,4680電池自身也還需要完善。那特斯拉眼下的產品叠代該怎麽辦?從專利入手,特斯拉可以說是滿倉大圓柱電池。絲毫找不到有投資方形電池的資訊。但自己沒有相關技術,不代表特斯拉沒有使用方形電池的產品。最典型的當屬配備磷酸鐵鋰電池的Model Y等車型,供應商便是寧德時代。
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既然寧德時代與特斯拉有長期合作經驗,那麽在4680最終上量之前,用麒麟電池滿足特斯拉的產品換代需求,確實是賬面上最簡單的選擇。其實早在麒麟電池釋出後,坊間就傳出了特斯拉將采用麒麟電池的聲音。而在面對這方面提問時,彼時寧德時代的反應也很曖昧。僅表示這是商業保密範疇,不能對外公開。當然,時至今日,包括Model 3換代後,都沒有用上麒麟電池。但隨著4680電池的進度再次被放緩,同時經受了高端市場考驗的麒麟電池,就成為特斯拉眼下為數不多可以直接拿來使用的選項。
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畢竟,2170電池的潛力,已經被特斯拉榨到了極限。而麒麟電池的效能,無疑要更接近4年前PPT上的4680電池。三元高鎳能夠達到250Wh/kg左右的能量密度,即便磷酸鐵鋰也可以達到160Wh/kg左右的水平。而4年前4680電池描繪的目標,是300Wh/kg。雖然麒麟電池眼下還達不到,但4680電池離這一目標更遠。後者距離麒麟電池,尚有13%的電量差距。更直觀地來說,眼下誰采用的麒麟電池,誰就有可能把續航做到1000km以上。
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而且,麒麟電池這種無模組技術方案,與特斯拉所追求的一體壓鑄、電池底盤一體化技術,也毫無適配負擔。事實上,透過灌膠來約束電池位移,同時提供安全冗余的4680電池,從一開始壓根就沒考慮過後期維修的可能性。只能說,身為卷繞工藝,走大圓柱路線的特斯拉4680電池,是打算從根本上解決熱管理問題,再來討論成包後的電池容量和效能表現。而麒麟電池的目標很明確,就是把整體容量和效能懟上去。至於隨之而來的包括散熱在內的問題,都交給電池殼體本身。
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最後還有一個大腦洞,那便是采用比亞迪的技術方案。直接用刀片電池,比較沒有緣由。即便是潛在的,長型疊片電池現階段有正在變短、變厚,以降低內阻,提升效能的趨勢。但特斯拉同樣沒有套用該技術的先例,以及相關專利支撐。倒是2年前,比亞迪曾經釋出過一種六棱柱電池的專利資訊。宏觀來說,這也可以算一種「大圓柱」電池,只不過並非圓形,而是六邊形。
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這款電池從專利資訊上看,可以規避特斯拉在4680電池上遭遇的兩個困難。首先它並不是無極耳,也就是所謂全極耳電池。而是將正極和負極放在一側,有利於強化單側散熱效果。其次,單體電池之間的縫隙被完全利用,能夠提升電池成包後的容量密度。事實上,特斯拉眼下的4680電池,就有類似蜂窩狀的塑膠底座進行限位。從這個角度來說,比亞迪的六棱柱電池,倒也可以從物理結構上進行適配。不過,非無極耳路線,對特斯拉而言,只能算是一種折中。至於是否能夠滿足高鎳三元鋰方案,就是另一回事了。