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想买特斯拉?强烈建议等等4680!

  “饼干桶”4680(也称“46800”)电池正在像“推土机”一样,一步步向汽车行业推进。

  2月19日,特斯拉的Twitter账号更是宣布,“庆祝我们一月生产的第100万个4680电池!”

  不过,按照一辆车960个电芯计算,相当于装车1041辆。所以这个下线仪式的象征意义大于实际意义。

  而与特斯拉长期合作的松下电器,早在2月初就表示,预计今年4月开始试生产4680电池,松下还打算在松下大阪总部附近的和歌山县(Wakayama)进行进一步试产,正式大规模量产的时间和地点则尚未确定。

  不过,曾有日本媒体报道,这座工厂年产能不到10GWh,大概只能满足15万辆电动车用量。

  但不管怎么说,4680电池量产后,“当我们线时,我们计划将优先满足特斯拉。”松下电器首席财务官梅田博和(Hirokazu Umeda)是这么说的。

  根据去年年底的一份专家交流纪要,“未来主流的两种路径从整车角度上讲,就是CTP+磷酸铁锂对应中端车型,和CTC+4680对应高端车型。”

  在之前的文章《4680电池就要量产了!谁最慌?》里面,已经提及,“4680电池以超越业内预计的速度进入量产阶段,对于原有的电池产业格局是有冲击的,而且突破里程焦虑后,对于燃油车和电动车的格局都是具备冲击作用的。”

  比如,按每个电池包的装机量算,需要18650圆柱电池7200+个,第二代21700电池则需要4400+个左右,而4680电池只需要950~1000个。

  根据特斯拉官方介绍,新的一体底盘采用“4680+CTC”电池包设计,由960(40x24)个电芯组成。

  而且众所周知,4680电池相比前代21700电池单体容量提升5倍,达到了300Wh/kg,内部采用无极耳设计。

  而在文章《细微处的光芒丨车展观察》里也曾写到:通过努力,特斯拉4680电池的良品率已经从最初的20%迅速提升至80%。不过,离大规模应用的良品率基准线%还有点距离。

  但这次,从特斯拉第100万个电池下线来看,其美国加利福尼亚州弗里蒙特(Fremont)工厂14条试生产线电池良品率最终平均达到92%,这也是自2020年9月推出4680电池以来最新的进展。

  根据《汽车电子设计》朱校长的解读,Fremont工厂1月22号每天的产线颗。

  除了一台特殊的封装线个/天)产出的良品率在79~97%(良品率平均达到92%)。

  不过,相较于21700电芯99%的行业良品率,4680电池还有很大的提升空间。所以,业內认为,短期内4680良品率达到95%左右就算是一个很不错的数字。

  除了隔膜在卷绕过程中容易发生正负极微短路之外,其电池内部构造所采用的鱼鳞涂覆技术,在涂覆不均的时候也会影响良品率。

  此外,全极耳与集流盘或壳体的连接需要采用面焊技术,激光焊接工序和焊接量都变多,激光强度和焦距不容易控制,易焊穿烧到电芯内部或者没有焊,造成废品。

  所以,也就不难理解,为什么多数企业将4680电池批量生产的时间定2023年。

  当然,特斯拉第100万个4680电池的量产下线,是一个极具象征意义的良好开端。中信证券研报就认为,特斯拉4680电池有望引领产业变革。

  对于行业內的电池制造商,比如宁德时代和比亚迪来说,如果不跟进的话,也将成为一种损失吧?

  所以,不管是全栈自研的FSD芯片,还是一体压铸技术,包括4680电池,从最初业内不理解,到引领潮流,实在是个可怕的对手。

  2月22日的推特上,一位特斯拉研究者@TroyTeslike爆料特斯拉 4680 电芯2022~2024 年的性能规划,其中:

  2022年量产第一代4680电芯,电池容量98Wh,2023年量产第二代,电池容量108Wh,2024年第三代,电池容量118Wh。

  此外,Troy 预测,到2024 年特斯拉4680电芯可以实现12.39%的体积能量密度提升,以及18.67%的重量能量密度提升。

  所以,4680电池采用的技术虽然不是颠覆性的,但是在特斯拉不断“OTA”般的迭代下,还是在飞速提升性能。

  电池生产工艺上,特斯拉4680电池采用斥资2.18亿美元收购的MAXWELL的干电极技术,不仅节约了传统方法带来的溶剂开支和覆膜机成本,还提高约5%的电池能量密度。

  通过将活性正负粒子与聚四氟乙烯(PTFE)混合,使其原纤化,再将粉末直接碾压成薄膜,压在铝或铜的原材料上,工艺相对简单,且生产速度更快。

  电芯结构方面,特斯拉4680电池的无极耳(即全极耳)技术,我之前的文章也详细介绍过,不再赘述。

  正是基于这一技术,其电极导电涂层和电池端盖的有效接触面积可达到100%,极大地提升散热能力,体积更大的4680电池才有效地解决了高能量密度电芯的散热问题。

  电池材料上,4680电池采用硅碳负极材料。采用硅负极材料的锂电池质能密度可提高8%以上,体能密度则可达到提升10%以上。

  同时,由于石墨负极的电压十分接近锂的沉积电位,硅基负极材料相比之下有更好的安全性。而且,硅材料来源广泛、成本低廉,还环保。

  值得一提的是,跟4680电池相辅相成的,特斯拉还采用了CTC(Cell to Chassis,俗称底盘电池)技术。

  马斯克曾表示,采用CTC技术后,配合一体化压铸技术,可以节省370个零部件,车身减重10%,每千瓦时的电池成本能降低7%。

  CTC不仅重新定义了电池的布局,还整合了整个三电系统。特斯拉是在2021年6月公开这项名为“INTEGRATED ENERGY STORAGE SYSTEM”专利的。

  当然,国内也有专家表示,“CTC是否会造成一些隐患,比如电芯的保护,膨胀问题?目前只是探索过程,还没有这个技术批量(量产)去做。”

  但是,对于CTC带来的主机厂主导权提升,专家承认,“未来可能颠覆电池厂作为主导的角色,目前4680的技术还没有那么成熟,中国可能不会立马去切换,那从未来来看确实是个趋势。”

  宁德时代也在加快研发攻关,并计划于2025年左右推出自己的CTC方案,有望于2028年升级为下一代智能化CTC。

  巧合的是,与特斯拉庆祝第100万个4680电池下线的同一天,上海临港新区特斯拉超级工厂旁边,宁德时代投资4.4亿美元的宁德时代(上海)智能科技一体化电动底盘研制项目及瑞庭时代上海智能动力系统项目(二期)也正式开工。

  此外,在电池的BMS管理方面,特斯拉采用多面冷却方法,这也成为引导行业潮流的一种方式。

  其实,特斯拉采用的技术,分开来看,都不是特别难的技术,但是特斯拉的“第一性创新”,确实是超强。

  我在《46800电池,终结燃油时代?》说过,业内很多人低估了4680电池的作用。

  但事实却是,各车企和各电池企业的反应速度还是很快,早就意识到特斯拉的先进之处,只是嘴上不说而已。

  包括保时捷、宝马、江淮、东风等在内的车企,均在有意或者已经与电池企业共同推动4680电池的开发,目前宝马已经确定采用4690电池,不过,保时捷的规格型号尚未确定。

  电池企业方面,之前在《细微处的光芒丨车展观察》中写过,亿纬锂能也在开发4680电池,走46950路线,这是为了规避特斯拉专利。

  但是,46950电池还有极耳,说明技术上有代差,主要是“一致性想保持好非常困难。”

  而根据更早的信息,亿纬锂能表示布局的是46800和46950两种电池,预计2023年产能释放20GWH,2024年达到40GWH。现在来看,46950电池最快2022年可能就能量产。

  亿纬锂能的相关负责人当时对我表示,46950项目已经在建厂,不过合作方不方便透露。

  “46950主要是就是为了把它的容量变大,使得一致性更高。因为电池越小越多,就越容易出现压差。而46950把损耗降了下来。”

  说到江淮,2019年,江淮的技术负责人曾表示,“我们已经认识到它(46800电池)独特的优势,关于配方和细节的研发我们已经开展一年多了。我也可以告诉你,全球顶级的这些公司都在走这个路线,这些顶级的公司都认识到这个路径的正确性,大概两三年以后大家会知道。”

  现在行业內都知道,江淮与比克电池合作,开发46800/46105电池。比克电池去年3月对外展示了4680电芯,预计将于2023年开始量产。

  经济学家何帆曾说:“绝大部分创新都发生在极细微处和极宏大处,而在极细微处形成的小趋势恰能改变世界。”

  既然江淮“看清了未来的趋势”,那么,46800电池什么时候能成为行业內的大趋势呢?

  从动力电池装机总量来说,根据韩国调研机构SNE Research发布的最新数据显示,2021年全球各国注册的动力电池装机总量为296.8GWh,同比增加102.18%。

  国内方面,工信部最新的数据是,2021年全国锂电池总产量高达324GWh,其中,动力型锂电产量为220GWh,同比增长165%。

  “小趋势”的说法来自《小趋势》这本书,意思是要成为一种趋势,至少市场份额的占比要突破1%。

  那么,以SNE的数据来算,如果4680电池要成为一种行业“小趋势”,至少装机量要超过3GWh才行。

  而且,这还是2021年的数据。随着动力电池装机量的飞速发展,这个数字还要不断加大。

  去年7月27日的财报会议上,马斯克表示“预计到明年年底,特斯拉将达到每年100GWh的4680电池产能。”

  虽然现在看来,还是有点“吹牛”,但是这已经让“小趋势”肉眼可见。所以,行业內认为的2023年4680电池的“量产元年”,应该是板上钉钉的事。

  我们知道,4680电池的专利是特斯拉于2019年11月才提交的。当时我们还不能断定,作为一种“破坏性”的技术创新,能不能改变“游戏规则”。

  如今,才两年过去,特斯拉已经“秒速”量产,拍马杀到。所以,国內各企业真得加把劲了。