從目前來看，在磷酸鐵鋰內(nèi)卷越演愈烈的行業(yè)現(xiàn)狀下，高鎳圓柱這個(gè)方向，是短時(shí)間內(nèi)破局的一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的做法。

有關(guān)TSLA的4680電池，要產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)維度去更新，從目前來看，在磷酸鐵鋰內(nèi)卷越演愈烈的行業(yè)現(xiàn)狀下，高鎳圓柱這個(gè)方向，是短時(shí)間內(nèi)破局的一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的做法。

4680的工藝優(yōu)化已經(jīng)進(jìn)行了很久，這是TSLA第一款自己生產(chǎn)的電芯，但在流水線及供應(yīng)鏈選擇等方面還存在一定難度。

調(diào)研的內(nèi)容

良率問題

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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4680電池從2019年開始研究，最開始是松下和歐洲化學(xué)實(shí)驗(yàn)室提出的概念設(shè)計(jì)，基于全極耳的理論進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。從這里面看，電芯開發(fā)和電芯制造存在脫節(jié)的現(xiàn)象，也就是說良品率的差異并沒有反映在這張圖上。

備注：4680的良率短時(shí)間內(nèi)到95%左右可能是一個(gè)很好的數(shù)字，比較一下，2170的良率可能在99%。

▲圖1.回到當(dāng)初的4680的尺寸選擇，

平衡的是成本降低和體積利用率（續(xù)航里程）

4680電池最初從實(shí)驗(yàn)室到早期的生產(chǎn)線，TSLA從電池供應(yīng)商這里吸收了不少的人才深入電芯領(lǐng)域，良品率從剛起來起步只有15%~20%左右。隨著逐步工藝改進(jìn)措施的提升，目前良品率已經(jīng)逐步從80%開始進(jìn)一步爬升到82%，預(yù)期在2022年初能實(shí)現(xiàn)88-90%。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

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從現(xiàn)實(shí)來看，八成的良品率下，4680電池大規(guī)模量產(chǎn)沒有經(jīng)濟(jì)性。而2022年，即使達(dá)不到理想的良品率，TSLA也要大規(guī)模推進(jìn)4680的落地。

從目前的現(xiàn)實(shí)來看，4680大規(guī)模量產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性設(shè)定了90%良品率的基準(zhǔn)點(diǎn)。

4680適用范圍

TSLA的4680首用，原計(jì)劃是在柏林廠的ModelY，但歐洲的推遲交付了。

從現(xiàn)在來看，歐洲和北美兩邊同時(shí)都在推進(jìn)4680，柏林重要做ModelY；美國(guó)這邊首先應(yīng)用的也是ModelY。

隨著未來良品率提升、成本下降，可能在modelS和modelX上使用。

▲圖2.圓柱電池的迭代發(fā)展

為何4680會(huì)用在Cybertruck？目前來看，4680能量密度大，充放電性能優(yōu)異。純電動(dòng)皮卡受眾面重要是圍繞北美地區(qū)的需求為主，目前Rivian和福特通用都在大規(guī)模推動(dòng)兩場(chǎng)，這個(gè)車型載荷、行使間距要求大，同時(shí)皮卡自身較重，所以對(duì)電芯要求比較高。

也就是說，在ModelSPlaid上用18650和4680差異不大，但是在150kWh以上的Cybertruck上，能量密度帶來挺大的差異。

4680的外部供應(yīng)商的進(jìn)度情況

有點(diǎn)像之前大眾含義590模組相同，這一次TSLA給全球電池公司出了一份開卷考試。目前所有廠商都還在解決良品率和量產(chǎn)的問題，這里海外的包括松下、LG、SDI，國(guó)內(nèi)的包括CATL、EVE、國(guó)軒、欣旺達(dá)、蜂巢。

從4680的規(guī)格來看，電池樣品的測(cè)試結(jié)果能反映電池未來的產(chǎn)品性能是怎么樣，但4680要解決的是大規(guī)模制造問題，現(xiàn)階段不同的電池公司比拼的重點(diǎn)還是看良品率，量產(chǎn)的電芯跟實(shí)驗(yàn)品、試制品是不一致的，所以有關(guān)TSLA來說，解決了4680的設(shè)計(jì)，后面大規(guī)模替換電芯是很容易的。

備注：4680電芯標(biāo)準(zhǔn)化，其實(shí)是把主動(dòng)權(quán)掌握在汽車公司手里面，也就是說含義的VW電芯、Volvo電芯甚至是豐田電芯，都不具備把電芯標(biāo)準(zhǔn)化的能力，也沒辦法推進(jìn)全球的電芯公司在同一個(gè)擂臺(tái)上一較高下。

4680電池不同的技術(shù)路線

4680的需求只是約束了它體型的大小和全極耳設(shè)計(jì)方法。從目前來看，各個(gè)不同的公司都在評(píng)估不同的工藝。比如全極耳焊接工藝上面比較難，不同的路徑可以用模切，用揉平，當(dāng)前的實(shí)際的良品率和未來預(yù)期的都有差異。

4680構(gòu)造和21700存在很大的差異，重要是圍繞全極耳設(shè)計(jì)下的變化（集流盤），4680整體結(jié)構(gòu)是：一層隔膜，兩端分別有一層銅箔和鋁箔做負(fù)極和正極——膜在卷繞過程中容易發(fā)生正負(fù)極微短路（當(dāng)自放電流大到一定程度，就會(huì)產(chǎn)出不良品）。

在焊接方面，整體封裝的焊接工藝使得4680電芯的焊接周長(zhǎng)和時(shí)間新增了（難度在于提高一次焊接的成功率或時(shí)間，對(duì)設(shè)備精度挑戰(zhàn)較大），而4680電芯全極耳和集流體的留白空間有限，出現(xiàn)了熱堆積效應(yīng)影響一致性，當(dāng)然這里可能出現(xiàn)跳過整體焊接方式。

從內(nèi)部來看，采用魚鱗涂覆技術(shù)之后當(dāng)涂覆不均的時(shí)候，也會(huì)影響良品率。

從電池材料體系來看，松下使用的是NCA和下一代嘗試的低鈷材料，并且在日本和美國(guó)會(huì)部分進(jìn)行。

▲圖3.松下的技術(shù)路線

*TSLA第一代4680正極是比NCM811的鎳含量更高NCM91體系。

*LG目前在使用NCMA的正極。

4680的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

從目前來看，4680的缺點(diǎn)在于循環(huán)壽命，由于電芯大了，在適宜的運(yùn)行期間也比21700差一些。當(dāng)然最大的優(yōu)勢(shì)還是布置上的提高，4680先期在PACK階段相較于21700提升在40%左右（體積），從重量來看，能量密度比較差不多在30%左右。

在良品率一致的前提下，以千克和瓦時(shí)來比較，單體電芯成本下降20%左右。從理想的Pack設(shè)計(jì)來看，可以讓4680的電芯方式實(shí)現(xiàn)電池平臺(tái)成本下降50%-60%，重要涉及電池系統(tǒng)制造成本+物料成本+整車的裝配制造+物料。

核心還是能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)汽車裝配效率提升，節(jié)拍速度可以提高30%，通過設(shè)計(jì)使得在生產(chǎn)中很多零部件是省去的（電池上蓋板、散熱管路件，模組固定結(jié)構(gòu)件、閥體）有些工位就直接取消掉了，這也是計(jì)算到成本里面的。