2024将成为‘4680’之年！2023年1月末，在特斯拉2022年度财报电话会议上，春风得意的埃隆·马斯克，照例又以爆金句的方式，立下了新一代的Flag。CEO们为了确保股价和投资，必须整天扯高调甚至满嘴跑火车，这其实也属美国市场经久的积弊，所以对马斯克乃至其他明星CEO的大话，海这边的我们其实应该淡定一些。
所谓4680，当然是指目前无人不知无人不晓的大圆柱电芯。直径46毫米，高度80毫米。其实型号末尾还有个0，表示其形状为圆柱造型。由于官宣了这种采用全极耳构造的超大型锂离子动力电芯，将拥有比上一代2170电芯高5倍的单体能量，从而带来16%的续航提升。这便是下一代锂离子动力电芯的标准形态。
正因为当初画下的饼是如此美好，以至于直到今年年初，还有媒体在念叨马斯克上面这句带有宣告性意味的金句。然而两年多前的那次会议，笔者也是关注者之一。而正因为自己听过看过，所以我也关注到了一些金句之外的，其他部分。
在当天的电话会议中，有投资者曾经发问，影响特斯拉4680电池实现百万周产能的主要障碍有哪些？管理者预计何时能实现这一目标？针对这个问题，特斯拉负责动力和能源工程的高级副总裁德鲁·巴格利诺出言解释称，目前各界针对4680电池的疑问，主要牵扯到赛博卡车（Cybertruck）这款产品。传言是4680的产能限制影响了其产能爬坡，事实并非如此。现阶段来看，4680电芯产量是处于领先状态的，我们实际有数周的成品库存。
但在辟谣之外，巴格利诺也明确表达了其对4680大圆柱电芯的担忧：我们的目标是保持现阶段状态，不仅是为了Cybertruck生产不受影响，同时也是考虑到了未来的其他产品。但4680电池的产能爬坡过程也是一条S曲线，具体的时间节点其实很难预测。正如其所说的，此前外界对4680大圆柱电芯项目的担忧，与当时更为令人瞩目的赛博卡车项目有关。
尽管4680确实并非导致赛博卡车难产的根本原因，但却不意味着其没有问题。事实上，作为关系到未来特斯拉各种车型的关键项目，4680大圆柱电芯的问题一直非常之大，而且从未能彻底解决过，甚至至今也看不到解决之道。
三种电芯的实际尺寸示意自2020年起，持续四年久攻不克的结果就是，特斯拉正在是否自产这种电芯的问题上，产生动摇。已经出现了放弃自主生产，转而依赖传统供应商的倾向。而一旦该情况发生，则势必将成为今年以来继放弃提升一体铸造部件尺寸之后，又一次在技术发展上的重大挫折。
4680大圆柱电芯的突破首先在这里需要强调的是——特斯拉的放弃，不代表4680规格的大圆柱电芯会就此终结！特斯拉的放弃，不代表4680规格的大圆柱电芯会就此终结！特斯拉的放弃，不代表4680规格的大圆柱电芯会就此终结！容易混淆的核心问题放在文章考前而且强调三遍，免得被习惯只看标题和部分正文的朋友来个先喷为敬。
曾经，良品率是困扰特斯拉的主要问题，但这一点现在已经大幅度解决。在2022年末的时候，特斯拉得克萨斯州千兆工厂的良品率，还只能在90%~92%之间来回摇摆，但目前已经提升到了95%左右。集合动力电池产线与车辆总装于一体的德克萨斯州千兆工厂根据官方去年12月的说法，在此前的一年时间里，4680大圆柱电芯的累计产量已突破4000万枚规模，转年后的平均每周产能可以保持100万枚。
在上述基础上，官方推算2024年的电芯总产能，将有望突破6GWh。这看似一个非常光鲜的数据，但任何人结合一下特斯拉自去年12月以来的走势，则多少察觉到哪里不对，也并不需要特别敏锐的投资眼光。
早在2022年12月末，特斯拉就曾对外公布的一项被冠以重大利好的消息，宣称其德州千兆电池工厂已在4680电芯的生产工艺上取得了突破，周良品产能达到了86.8万颗规模。隔了一年终于又能将产能往上拉个13.2%是不是有点太寒碜了些？
ModelY全轮驱动
```之前，马斯克在特斯拉电池日活动上宣布ModelY将率先使用最新的4680电芯，以替代刚服役不到一年时间的电芯。 并且，之后特斯拉旗下的大多数车型都有可能会用上这一规格的电芯。
那么，马斯克为什么要急着给特斯拉产品换电芯规格，又是为什么让电芯在这么短的时间内“失宠”，成为马斯克眼中的弃子？这一切还要从电池热管理与成本两方面开始说起。
自燃，自燃，还是自燃
特斯拉的新闻中从来不缺乏自燃的话题，无论是国内还是国外，无论马路上还是地下车库，特斯拉似乎都是一个不稳定因素。 这其中以12年-14年生产的特斯拉ModelS最为“出名”。
事实上特斯拉最近就因为自燃而身陷控诉，有资料显示，早在2012年量产ModelS的时候，特斯拉就已经知道电池冷却有问题，甚至可能导致起火，而8年后的今天，这个问题仍然没有解决！这个证据来自特斯拉内部邮件，该邮件被曝光后在北美造成极大轰动，在邮件曝光不久，特斯拉股价急剧下跌，而这次事件2个月后，马斯克宣布特斯拉将使用4680电芯。
据该邮件显示，特斯拉曾先后委托三家公司测试调查电池冷却配置，结果均显示ModelS冷却系统的末端连接配件有问题。 特斯拉的电池冷却系统是通过电池加装外部冷却液管实现的，但管道末端接头使用了强度较低的铝材，很容易磨损破裂，造成冷却液泄漏，导致汽车电池短路失火，或在电池内部留下易燃残留物。
舆论指出特斯拉故意隐瞒电池组安全性问题，让尚不成熟的ModelS强行上市，最终导致了世界多地的自燃事件。
针对这一结果特斯拉官方尚未表态，但是众多ModelS的用户已经开始了申诉，他们认为自己所购买的产品存在客观缺陷，虽然不会100%出现问题，但谁又能保证厄运不会出现在自己身上？ModelS所搭载的电芯由于单体较多，导致温控性能较差，发生串联燃烧的可能性也比较大，这是让众多车主担心的主要原因。
以电芯组成的电池组由于单体体积较小，为了保证电池包的紧凑性，单体电池之间的间隙也就比较小，这就导致导热材料很难布置，也提高了BWS“电池组管理系统”的成本，毕竟需要平衡这么多电芯的电压是一件比较麻烦的事。
而在电芯被特斯拉采用后，这一缺点得到了有效的改善，相同容量下不仅电芯数量少了，彼此之间的空隙也更大了，导热材料能够更好地布置在电芯之间，平衡整个电池组热量。 不过电芯也存在一些缺陷并没有缩小电池包体积，也不能实现平板冷却方案，原因是单体还是有些短，因此在特斯拉的电池组中依然采用两层堆叠的方式进行布置，从热管理来说还是有缺陷。 另外，由于单体容量限制，的充电功率也不能取得进一步突破，这是制约电动车能量补给速率的因素之一。
因此，综合各方面的成本与性能考量，特斯拉采用了更高的4680电芯，得以实现单层布局，让单层平板散热成为可能。
电池组平板散热的原理是将锂电池铜制阳极材料直接固定在底板上，由于铜是很好的导热材料，因此每个电芯的热量都能被导流至底板，而底板则起到平衡电芯温度、冷却的作用。 单层平板式布局能大幅减少电池组导热材料的使用，在成本上极具诱惑力。
4680电池组体积、结构都比之前更加紧凑
整车性能提升
冷却方式变化以后特斯拉可以将电池包装得更紧密，电池包的尺寸得以显著缩小。 这是一个优点，因为质量会更多地集中在车辆的中心，它减少了极性惯性矩，并改善了车辆的操控性。 虽然电动车因为电池布置在地板上，让整车的重心非常低，但这不代表有益于操控性，一辆车最理想的重心分布一定是让重量都集中在车辆中间，而过大的电池包则让重量分散在整个车底，其实不利于车辆底盘的动态转化。 此次特斯拉将电池包缩小，则能够有效改善电动车这一缺点。
另外，由于单体电池变大，正负极能够承受更大的电压差，电池的充电功率也比之前要高出不少，好处就是充电时间更短，充电时温度上升更低。
新的4680无极耳电池在10%SOC时初始内阻为3毫欧姆，并80%SOC时逐渐降低到2毫欧姆。 2170电池的电阻为23/20/20毫欧姆。 我们可以看到，电池的电阻降低为10%左右。 相比之下，特斯拉在专利应用中标注的技术，可以达到减少5-20倍的效果。
与4680电芯充电功率与时间的对比图
车叔点评
通过技术分析可以看出，特斯拉频繁变化电芯规格，是它不得不做出的改变，以改善产品中出现的缺陷。 相比之下，你现在买到的特斯拉产品，就显得不再完美。
另外，特斯拉电池的创新主要是来自外围非核心结构的创新，比如通过增加电池单体尺寸，相对减少外壳的占比。 而能量密度的真正提升，必须而且只能通过材料创新来获得。 生产工艺的创新可以降低成本，但是对能量密度几乎影响不大。 电池正负极材料的创新会带来锂电池电化学体系的性能的飞跃，但是这需要经过长时间的科研积累。
因特斯拉的强烈要求，松下已着手进行新型锂离子电池“4680”的研发。
据多家日本媒体报道，松下CFO梅田博和在29日的财报说明会上表示，已着手进行向特斯拉供应的新型锂离子电池研发。 松下研发的新型电池称为”4680“圆柱型电池，特斯拉CEO马斯克（ElonMusk）在9月的电池日上公开”4680“的构思后，松下就着手进行研发，目前正准备建构试生产线。
梅田博和指出，松下的强项在于电池的高容量化和安全性，”因来自特斯拉的强烈要求，且和我们追求的目标一致，因此将确实进行‘4680’的研发。“
为了迅速扩大生产规模、显著降低电芯成本、大幅提升续航里程，特斯拉开发出一款全新尺寸的4680无极耳电池，高度为80mm，直径为46mm。 无极耳电池与传统锂电池相比，电池两端不再有凸起的极耳。
此设计可显著降低发热量，解决高能量密度电芯的散热问题，并提高充放电峰值功率。 最终使新电池的能量为过去的5倍，功率为过去的6倍，同时成本降低14%，续航里程提高16%。
特斯拉虽计划自产“4680”，但梅田博和指出，“无法靠单一厂商来满足（特斯拉计划的需求量），松下将在自身具有优势的领域进
行竞争”。
松下与特斯拉共同运营的美国Gigafactory锂电池工厂，预估在本财年(至2021年3月)有可能由亏转盈。 今后2到3年的收益率目标是希望能确保在5%。
根据松下29日公布的最新一季财报，该公司7至9月出现929亿日圆的营利，包含特斯拉业务在内的车用部门，调整后的营利报98亿日圆。
在进入新能源时代之后，虽然我们习惯把电池、电机、电控来套用对比传统汽车的“三大件”。 但在实际对产品效果的影响上，新能源车的动力电池技术，毫无疑问是整车乃至车企的最核心技术。 无论是对于廉价车型的成本控制，还是对于高端车型的性能释放，又或是整车的续航水平等等，随便哪一点都会大幅影响最终产品在同级别之中的表现。 举个最常见的例子，如今大红大紫的比亚迪，不正是从刀片电池横空出世开始，席卷25万元以内的普通家用市场的吗？
但是这一市场表现，恰好也衬托出刀片电池的不足。 即，采用磷酸铁锂电芯的情况下，虽然可以通过“刀片”布局，提升单体电芯能量，从而在电池密度上尽可能咬住三元锂电池。 并且成本更低、还能发挥循环寿命长的优势等等。 但这种设计“透支”了磷酸铁锂单体电芯的潜力。 如果比亚迪旗下的产品想要继续冲高，那就必须突破刀片电池的技术天花板。 那么比亚迪的解题思路是啥呢？
比亚迪不是第一次打“大圆柱”主意了从最新披露的消息来看，一则比亚迪采购处正在招募“大圆柱电池全自动烘烤线设备供应商”的信息，似乎做实了比亚迪要走“大圆柱”电池的路线。 聊到汽车领域的圆柱电池，大家第一反应大多应该都会想到特斯拉。 从到再到现在略显难产的4680电池，特斯拉虽然在最终单品上强调动力电池的可兼容性，但是在核心电池发展方向上，一直坚定在走圆柱路线。
虽然圆柱路线在与刀片电池结构对比中，其单体电芯容量始终处于劣势。 但是在圆柱电池路线内部，进化到4680型号之后，已经是原来的电池体积的5.48倍，单体电芯容量提升了近5倍（特斯拉官方宣称）。 而对于比亚迪而言，想要进一步在安全的前提下，堆砌电池容量，以及强化能量释放。 那么已经进化为“大圆柱”的电池路线，或许能够在单体容量、热管理、单体隔绝等问题上，获取一个不错的平衡。
事实上，这也不是比亚迪第一次在“柱形”电池上做文章了。 去年比亚迪就曾经公开过一款“六棱柱”电池专利。 以圆柱电池的眼光来看，这款六棱柱电池无疑更为激进。 因为后者对空间的利用率更高，单体电池可以更为紧密地连接在一起，甚至整体结构强度也要更胜一筹。 并且在单体尺寸上，它与特斯拉4680的规格也相当接近。 于是，随之而来的热管理压力也同样不容忽视。 而从比亚迪直接对大圆柱电池供应商的招募信息来看，“六棱柱”电池或许只是更为远期的规划，又或者干脆就是自身对大圆柱电池技术积累时的一个思路，以及衍生产品等等。 总之，我们还是要将目光放回到比亚迪的大圆柱电池上来。
还是磷酸铁锂？谁会用？首先要回答的一个问题是，比亚迪的大圆柱电池，到底采用什么电芯？以特斯拉做参考，其4680电池显然是为三元锂电池的发展铺路。 甚至从潜在的技术分析来说，特斯拉4680电池在正负极工艺上，很可能还会向高镍正极、高硅负极等性能与成本都具备高潜力的方向迈进。 但对于比亚迪而言，或许并没有抛弃磷酸铁锂转投三元锂的必要。
我们首先要弄清楚，比亚迪花大力气在现阶段搞圆柱电池，是为了给谁用。 以现阶段的产品定位而言，旗下王朝系列、海洋系列，比亚迪刀片电池完全可以应对。 甚至对于在档次上冲高的腾势品牌而言，也不需要太担心刀片电池，以及其潜力释放的应对前景。 但如果性能上还要进一步冲高的话，就需要能够突破刀片电池技术天花板的新技术。
简单来说，比亚迪搞圆柱电池，就是为了品牌旗下的高端车型。 那么我们再看看这些高端车型对电池整体容量的要求高吗？答案或许是不那么紧迫。 首先，已经曝光的方程豹、仰望等产品，基本还是延续着广义上的插混路线，也就是所谓有内燃机托底的新能源路线。 甚至我们把视线放得更远一点，腾势的产品线亦有着相当大比例插混车型。 而在海洋网中定位较高的比亚迪海豹，其插混版本也呼之欲出。 再结合市场情况来看，国内广义插混（含增程）的发展趋势不容小觑。 何况比亚迪还有底盘电池一体化技术加持。 在技术优势与市场结合的情况下，比亚迪的大圆柱电池本身，其首选科技树肯定不是去堆整体容量。 那么继续沿用磷酸铁锂电芯，也是理所应当的事情。
磷酸铁锂大圆柱，到底图啥？那么在继续坚持磷酸铁锂电芯的情况下，比亚迪费力搞大圆柱电池，到底是图啥呢？很显然，除了前面聊到的更好的性能释放，更好的热管理，以及更大的潜力之外。 其在生产效率方面的优势也不容忽视。 对于新能源赛道而言，各路玩家很大的一个难题在于产能释放，特别是诸如比亚迪、特斯拉这样的龙头企业。 取得了身位优势，却无法在波卷云诡的市场中率先用产品守住位置，是一件很抓马的事情。 而圆柱形电池，便是解决这一问题的根本办法之一。
首先圆柱形电池相比方形电池，其标准化程度更高，生产一致性高、工艺成熟，从而非常利于大规模出货。 只不过在早期，圆柱电池受制于当时的成熟规格，导致成组效率低，整体能量密度相对较低等缺点，并不能完全覆盖新能源车的发展需求。 但是“大圆柱”概念可以尽可能弥补圆柱电池的缺点，同时采用这一概念的磷酸铁锂电池，也能进一步控制自身一致性方面的问题等等。
那么，比亚迪的算盘就打到这里为止了吗？恐怕还不止。 因为纯电赛道无论如何都是需要提前布局的，即便眼下它的光芒暂时被插混（增程）给掩盖。 举例而言，作为纯电赛道必卷的高压充电平台（眼下是800V级别）。 大圆柱电池的单体小（相对刀片而言），标准程度高等特点，恰好适合串联高压平台。 从而抛弃升压、半高压等过渡方式，实现能耗控制上的进一步提升。
再发散一下，这意味着未来比亚迪迟早抛弃磷酸铁锂电芯吗？结论还是未必。 前面不是提了一嘴比亚迪的六棱柱电池，从电池工艺的角度来说，六棱柱电池可以算是大圆柱电池的激进版。 这种感觉是不是很熟悉？如今刀片电池就可以算是方形电池在工艺上的激进版。 所以比亚迪一向有着不用三元锂，也可以用磷酸铁锂卷长续航的思路和意愿。 最终的结果，还得看技术未来的走势。 而眼下，只要大圆柱磷酸铁锂电池，足以把比亚迪带到新的高度，就足够了。
