蘋果造車10年長跑，最終無果而棄,，引發(fā)全球唏噓,。而在世界頭號市值車企特斯拉內(nèi)部,，同樣存在一個類似的“泰坦”項目,，就是4680大圓柱電池。
據(jù)36氪了解,，從2019年開始投入起,，特斯拉為該項目5年投入了30億美元，“公司內(nèi)罕見的巨資項目”,，但至今仍未量產(chǎn),。作為電動車最核心的零部件，特斯拉希望通過4680電池的研發(fā)和應(yīng)用,，在行業(yè)中一騎絕塵,。但顯然,，這個愿望沒有實現(xiàn)。
在馬斯克大刀闊斧般的裁員計劃中,，4680電池項目自然也成為了重災區(qū),，“從1600人，裁到就剩1000人,?！毙袠I(yè)中甚至傳出特斯拉欲放棄此技術(shù)的消息，一時間山雨欲來,。
但是與蘋果汽車的劇本有所不同,，特斯拉的4680大圓柱電池，迎來了轉(zhuǎn)機,。
有多位接近特斯拉的工程師告訴36氪,，特斯拉電池團隊最新的任務(wù)是年底量產(chǎn)全干法的4680大圓柱電池，“現(xiàn)在已經(jīng)有電芯在裝車準備做測試了,，先在美國量產(chǎn),，歐洲工廠緊隨其后?！?/p>
電池成本成為電動車企的最大盈利障礙,，特斯拉發(fā)起的4680電池自然被視為車企掌控自身命脈的契機。跟隨特斯拉,，國內(nèi)外電池廠都在積極布局。最火熱時,，蔚來規(guī)劃了40GWh的產(chǎn)能,。
但時至今日，多數(shù)公司已經(jīng)處于半放棄狀態(tài),。有電池廠人士說,，“海外車企會來交流一下，國內(nèi)車企壓根沒興趣,?！?/p>
車市終端價格戰(zhàn)的持續(xù)，讓行業(yè)的熱情削減,，市場不再為新技術(shù)買單,。一派消沉之下，特斯拉的悄然突破似乎成為了希望所在,。
特斯拉的干法電極技術(shù),，不僅可以用在4680上，也是未來固態(tài)電池的終極生產(chǎn)方式,。
這一技術(shù)可以將整條產(chǎn)線縮短約100米,，接近一個足球場的長度,。有行業(yè)人士告訴36氪，正負極全部用干法制造,，單瓦時的電芯價格可以節(jié)省2-3分錢,。
這是什么概念？當下方形磷酸鐵鋰電芯的最低報價為每瓦時0.32元,，其中BOM成本與制造,、人工等合計就要0.28-0.3元。特斯拉節(jié)省出來的部分,，已經(jīng)是大部分二線電池廠的利潤所在,。
中國是全球動力電池產(chǎn)業(yè)鏈最完善、技術(shù)最豐富的國家,。但中國電池公司們此刻都在為降本焦頭爛額,，沒有人注意到，在大圓柱電池領(lǐng)域,，特斯拉已經(jīng)領(lǐng)先了中國公司們一步,。
這一步的距離，可能數(shù)年才能跨越,。
「攻克干法電極,，特斯拉找到“銀子彈”」
2019 年，特斯拉宣布以 2.18 億美元溢價 55%收購美國初創(chuàng)公司 Maxwell,，該公司擁有一種核心專利技術(shù)——干法電極,。
馬斯克看到了這一技術(shù)的巨大潛力，并將其用于制造4680電池的極片,。
傳統(tǒng)的濕法工藝,，需要將正極與負極的粉末狀材料，與有毒的溶劑混合,，調(diào)制成漿料,，涂在相應(yīng)的箔材上。隨后在長達 100 米的烘箱中烘烤,，去除水分,，才能讓極片最終成型。
特斯拉使用的干法工藝,，將正負極粉末與特殊的粘結(jié)劑混合,，直接壓實在箔材上，這樣全程沒有水分參與,，省掉了烘干的步驟,。
特斯拉估算，相較于濕法,，采用干法電極工藝能夠減少18%以上的成本,，以及41%的設(shè)備投資,。也有設(shè)備廠人士告訴36氪，正負極全部用干法制造,，單瓦時的電芯價格可以節(jié)省2-3分錢,。
制造干法電極的第一個關(guān)鍵步驟將正極或負極的粉體材料混合，混粉需要完全均勻,，這就是難題所在,。
有接近特斯拉的工程師告訴36氪，如果做一桶粉,，第一勺和最后一勺檢測出來的結(jié)果完全不一樣,。這些粉末放置兩小時，或是八小時,，測出的結(jié)果也不一樣,。如果混合的不均勻，做出來極片幾乎難以使用,。
更難的步驟是輥壓,。傳統(tǒng)的輥壓工序運用軋輥將干燥后的極片壓實，這樣可以保證電芯的性能,。
特斯拉在負極上使用的是石墨材料,，質(zhì)地較軟，壓起來更容易,，很快便做到了量產(chǎn),。但正極是硬度很高的鎳鈷等金屬，這相當于將細小的砂礫壓成光滑的鏡面,，難度不言而喻,。干法正極也是量產(chǎn)4680最大的關(guān)隘。
前述工程師說,，正極在壓的過程中，稍有不慎就會對設(shè)備造成損傷,?！懊看涡迯驮O(shè)備都要45天，所以量產(chǎn)的進度就無限推遲”,。
馬斯克最開始為4680定下的目標是2021年量產(chǎn),，2022年產(chǎn)能達到100GWh，顯然這個目標過于樂觀,。好在經(jīng)過工程師團隊的努力,，干法正極技術(shù)已經(jīng)在2022年底突破。
有工程師告訴36氪,，當時干法正極已經(jīng)做出了極卷（大卷的極片）,，但卷繞成為電芯時會出現(xiàn)各種問題,，比如速度太快容易斷裂。
2023年全年,，特斯拉都執(zhí)著于在極片制造時解決一切問題,，讓極卷更為完美。但“這是幾乎是不可能解決的問題”,。
直到今年4月份,，特斯拉分管三電的高級副總裁德魯·巴格利諾宣布離職，巴格里諾是4680主要負責人,，其離職后,，干法工藝路線也迎來調(diào)整。
“我們還是使用2022年底做出來的那一款極卷,，在卷繞工藝上優(yōu)化,，這樣能更容易的解決問題?！庇泄こ處熣f,。
他說道，特斯拉之前面臨的問題之一,，是電極的厚度不同導致卷的時候箔材和電極不在一個平面上,。“就像你拿四張厚度不同的紙一起卷一樣,，很容易出現(xiàn)問題,。”
但這并不是一個復雜的工藝,，既有的濕法技術(shù)也會面臨這樣的問題,，“供應(yīng)商就有解決方案，只不過成本比較高,?！?/p>
技術(shù)路線的轉(zhuǎn)向是特斯拉有信心做出全干法4680的關(guān)鍵?！澳甑椎娜蝿?wù)是干法4680的規(guī)模量產(chǎn),，現(xiàn)在已經(jīng)有電芯在裝車準備做質(zhì)量測試了?！庇薪咏厮估墓こ處煾嬖V36氪,。
當然，4680的技術(shù)路線不止一條,，電池公司們也在研發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品,。
「國內(nèi)大圓柱之困：內(nèi)有工藝遇阻，外有半固態(tài)擠壓」
以創(chuàng)新著稱的特斯拉尚且難以攻克干法電極工藝,，只能使用石墨作為負極,，中日韓動力電池公司們對此則直接采取了迂回戰(zhàn)術(shù),，即全部使用成熟的濕法技術(shù)，再結(jié)合硅碳負極達成量產(chǎn),。
兩種路線各有優(yōu)劣,，理論上說，特斯拉的干法技術(shù)取消了烘箱段,，在制造成本上更有優(yōu)勢,，但僅用石墨做負極，能量密度的提升十分有限,。
成熟的濕法技術(shù),，雖然制造成本依舊，但能量密度更高,，性能表現(xiàn)更好,。代價則是硅負極的膨脹問題難以解決。據(jù)36氪了解,，目前國內(nèi)不少電池廠商都卡在了這一環(huán)節(jié),。
當然，大圓柱電池制造工藝上的調(diào)整也帶來了更多的不確定性,。
對比傳統(tǒng)的圓柱電池產(chǎn)線來說,，大圓柱的工藝讓涂布的精度要求更高?！耙郧暗耐坎际菃螛O耳,，全部涂成一個面，對齊兩邊就行,，但大圓柱是全極耳,，有很多邊，涂的時候都要對齊,?！庇泄こ處煾嬖V36氪。
全極耳技術(shù)
這給設(shè)備造成了很大壓力,，4680的涂布精度要求是±0.1mm的偏差,，但國內(nèi)大部分設(shè)備目前只能做到±0.5mm。
當然,，這個問題不是無法解決?！叭毡镜耐坎荚O(shè)備在簽合同的時候就敢保證0.1mm的偏差要求,，但價格是國內(nèi)設(shè)備的3-4倍?！鄙鲜龉こ處熣f,。
這只是涂布的問題,，全極耳面臨的問題同樣不少。無論是全極耳成型,，還是集流盤焊接,，電池企業(yè)采取的方法都莫衷一是。
舉個簡單的例子,，在極耳成型時,，無論是采取揉平還是切折工藝，都可能產(chǎn)生細小的碎屑或毛刺,，如果進入電芯,，會存在熱失控風險。
電池制造是木桶原理,，最短板決定了制造良率和效率,。這些問題每一個都要妥善解決，大圓柱電池才能順利量產(chǎn),。
但受限于當下價格戰(zhàn)的持續(xù),，大圓柱的量產(chǎn)進度一再推后。與此同時,，能量密度更高的半固態(tài)電池也開始走向量產(chǎn),，搶奪車企的訂單。
純電車型對能量密度的追求一直存在,，蔚來的150度半固態(tài)電池包已經(jīng)直播路測,，續(xù)航超過1000公里。今年,，智己L6發(fā)布了搭載半固態(tài)電池的光年版車型,，承諾年內(nèi)交付。
據(jù)動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)統(tǒng)計,，今年上半年,，半固態(tài)電池已經(jīng)裝車2154.7MWh，這些電池足以搭載超過14000輛蔚來ET7,。
半固態(tài)電池受益于高能量密度,，加快了量產(chǎn)步伐。大圓柱電池也不甘示弱,，走向了快充的陣營,，億緯鋰能、中創(chuàng)新航,、正力新能等電池公司陸續(xù)發(fā)布支持4-6C倍率的大圓柱產(chǎn)品,。
半固態(tài)電池與大圓柱電池，都是接近量產(chǎn)的全新電池技術(shù)。對二者的態(tài)度,，行業(yè)中也存在不同的聲音,。
一種聲音認為，半固態(tài)量產(chǎn)后,，大圓柱電池將毫無還手之力,。在能量密度以及未來發(fā)展（全固態(tài)）上，半固態(tài)幾乎占據(jù)絕對的優(yōu)勢,，唯一的問題在于成本較高,。
另一種聲音則認為大圓柱比半固態(tài)更有優(yōu)勢?；诎踩钥紤],，大圓柱是鋼殼，而半固態(tài)是軟包,，軟包封裝形式的高鎳三元電池,，是否能通過新國標的“不起火不爆炸”的熱失控實驗還是個問題。
但不管是大圓柱還是半固態(tài),，都在汽車行業(yè)持續(xù)的降本戰(zhàn)中向后推遲量產(chǎn)時間,。
「大圓柱量產(chǎn)，需要特斯拉孤注一擲」
在電池行業(yè),，實用已經(jīng)成為了最大的優(yōu)點,，新技術(shù)的突破已經(jīng)不如成熟技術(shù)的低價更有吸引力。
大圓柱電池也難以逆轉(zhuǎn)大勢,，曾經(jīng)熱衷于這一技術(shù)車企與電池企業(yè)們,，都開始偃旗息鼓。只有特斯拉除外,。
“特斯拉年底會先在美國量產(chǎn)全干法的大圓柱電池,，歐洲工廠緊隨其后也會開始使用?！庇兄槿耸扛嬖V36氪,。
特斯拉向來都是新技術(shù)的嘗鮮者，無論是一體化壓鑄的使用,，還是端到端大模型的上車,，都是由特斯拉率先突破，隨后諸多車企跟進,，這樣的例子已經(jīng)屢見不鮮,。
若年底特斯拉成功量產(chǎn)大圓柱電池并大規(guī)模使用，這一循環(huán)又可以復現(xiàn),。
制造業(yè)的大規(guī)模降本都是通過工藝的改進來實現(xiàn),，特斯拉的干法電極技術(shù),，以及大圓柱的生產(chǎn)速度，都擊中了這一關(guān)鍵點,。
圓柱電池的生產(chǎn)速度如今已經(jīng)達到300PPM（每分鐘生產(chǎn)300個電芯），如果大圓柱電池按照這一速度來計算,，在生產(chǎn)效率上幾乎可以做到方形電池的4-5倍,。
再加上干法技術(shù)帶來的設(shè)備和生產(chǎn)物料的投入減少，短期內(nèi)大圓柱電池可能受限于良率和效率,，但長期來看帶來的成本降低非?？捎^。
大圓柱對車企的意義更在于統(tǒng)一電池規(guī)格,，如果電池成為標準品進行采購,，那么價格還會下降，車企對電池供應(yīng)商的掌控力度也會更強,。
當然,，大圓柱電池的PACK設(shè)計是一個難點，“國內(nèi)很少有車企具備這種技術(shù)能力,?！币晃浑姵匦袠I(yè)工程師告訴36氪。
“大圓柱的PACK難點在于焊點太多,，但也不是完全無法解決的問題,，投錢去做就可以了，只不過車企現(xiàn)在沒錢,?！?/p>
電池行業(yè)對這一技術(shù)也非常緊張，寧德時代尤為如此,。作為全球電池的龍頭,，寧德時代的產(chǎn)線幾乎全部都是方形電池的產(chǎn)線，如若大圓柱被多數(shù)車企采納,，對于寧德時代來說就需要轉(zhuǎn)變生產(chǎn)策略,，成本極高。
有接近寧德時代的人士告訴36氪,，“寧王表面看起來不支持大圓柱,，但私下里投的錢比誰都多?！?/p>
他對36氪分析說,，寧德時代內(nèi)部有一條效率大概在150PPM的大圓柱電池產(chǎn)線，從產(chǎn)線成本和生產(chǎn)的報廢電芯來計算,，保守估計投入也已經(jīng)有數(shù)億元,。
特斯拉看中了圓柱電池的生產(chǎn)效率。圓柱電芯的卷繞形式理論上與衛(wèi)生紙紙卷的生產(chǎn)方式相同，目前寧德時代的卷繞速度為每分鐘100米,，這在電池行業(yè)已經(jīng)是頂尖水平,，而紙卷的卷繞速度可以輕松達到每分鐘1000米。
電池生產(chǎn)工藝還有擁有巨大的改進空間,，這是馬斯克固執(zhí)的開發(fā)4680的原因之一,，他想改變電池制造的傳統(tǒng)方式，就像改變傳統(tǒng)的汽車制造一樣,。
按照馬斯克最初的預期,， 4680 電池可以減少約 20% 的電池的制造成本，35% 的設(shè)備投資成本和 70% 的工廠占地面積,。
這一電池方案是特斯拉下一輪大規(guī)模擴張的基礎(chǔ),，用更便宜的電池制造更便宜的汽車，以此來賺取更多利潤,，再投入到研發(fā)和產(chǎn)能擴張之中,。如此循環(huán)往復，進而達到馬斯克的宏大愿景：加速電動車時代的到來,，加速世界向可持續(xù)能源的轉(zhuǎn)變,。
為這一愿景提供制造基礎(chǔ)的便是大圓柱電池，它似乎走到了最終一躍的前夜,。
