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，“公司內罕見的巨資項目”，但至今仍未量產。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。”行業(yè)中甚至傳出特斯拉欲放棄此技術的消息，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是年底量產全干法的4680大圓柱電池，“現(xiàn)在已經有電芯在裝車準備做測試了，先在美國量產，歐洲工廠緊隨其后。”

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，國內外電池廠都在積極布局。最火熱時，蔚來規(guī)劃了40GWh的產能。

但時至今日，多數(shù)公司已經處于半放棄狀態(tài)。有電池廠人士說，“海外車企會來交流一下，國內車企壓根沒興趣。”

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，不僅可以用在4680上，也是未來固態(tài)電池的終極生產方式。

這一技術可以將整條產線縮短約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，已經是大部分二線電池廠的利潤所在。

中國是全球動力電池產業(yè)鏈最完善、技術最豐富的國家。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，在大圓柱電池領域，特斯拉已經領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——干法電極。

馬斯克看到了這一技術的巨大潛力，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，調制成漿料，涂在相應的箔材上。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%的設備投資。也有設備廠人士告訴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果完全不一樣。這些粉末放置兩小時，或是八小時，測出的結果也不一樣。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，質地較軟，壓起來更容易，很快便做到了量產。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4680最大的關隘。

前述工程師說，正極在壓的過程中，稍有不慎就會對設備造成損傷。“每次修復設備都要45天，所以量產的進度就無限推遲”。

馬斯克最開始為4680定下的目標是2021年量產，2022年產能達到100GWh，顯然這個目標過于樂觀。好在經過工程師團隊的努力，干法正極技術已經在2022年底突破。

有工程師告訴36氪，當時干法正極已經做出了極卷（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。”有工程師說。

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，既有的濕法技術也會面臨這樣的問題，“供應商就有解決方案，只不過成本比較高。”

技術路線的轉向是特斯拉有信心做出全干法4680的關鍵。“年底的任務是干法4680的規(guī)模量產，現(xiàn)在已經有電芯在裝車準備做質量測試了。”有接近特斯拉的工程師告訴36氪。

當然，4680的技術路線不止一條，電池公司們也在研發(fā)相應的產品。

「國內大圓柱之困：內有工藝遇阻，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，即全部使用成熟的濕法技術，再結合硅碳負極達成量產。

兩種路線各有優(yōu)劣，理論上說，特斯拉的干法技術取消了烘箱段，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，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整也帶來了更多的不確定性。

對比傳統(tǒng)的圓柱電池產線來說，大圓柱的工藝讓涂布的精度要求更高。“以前的涂布是單極耳，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。”有工程師告訴36氪。

全極耳技術

這給設備造成了很大壓力，4680的涂布精度要求是±0.1mm的偏差，但國內大部分設備目前只能做到±0.5mm。

當然，這個問題不是無法解決。“日本的涂布設備在簽合同的時候就敢保證0.1mm的偏差要求，但價格是國內設備的3-4倍。”上述工程師說。

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。

但受限于當下價格戰(zhàn)的持續(xù)，大圓柱的量產進度一再推后。與此同時，能量密度更高的半固態(tài)電池也開始走向量產，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，承諾年內交付。

據(jù)動力電池產業(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倍率的大圓柱產品。

半固態(tài)電池與大圓柱電池，都是接近量產的全新電池技術。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。基于安全性考慮，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)中向后推遲量產時間。

「大圓柱量產，需要特斯拉孤注一擲」

在電池行業(yè)，實用已經成為了最大的優(yōu)點，新技術的突破已經不如成熟技術的低價更有吸引力。

大圓柱電池也難以逆轉大勢，曾經熱衷于這一技術車企與電池企業(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全干法的大圓柱電池，歐洲工廠緊隨其后也會開始使用。”有知情人士告訴36氪。

特斯拉向來都是新技術的嘗鮮者，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，這樣的例子已經屢見不鮮。

若年底特斯拉成功量產大圓柱電池并大規(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，以及大圓柱的生產速度，都擊中了這一關鍵點。

圓柱電池的生產速度如今已經達到300PPM（每分鐘生產300個電芯），如果大圓柱電池按照這一速度來計算，在生產效率上幾乎可以做到方形電池的4-5倍。

再加上干法技術帶來的設備和生產物料的投入減少，短期內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常可觀。

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，車企對電池供應商的掌控力度也會更強。

當然，大圓柱電池的PACK設計是一個難點，“國內很少有車企具備這種技術能力。”一位電池行業(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。”

電池行業(yè)對這一技術也非常緊張，寧德時代尤為如此。作為全球電池的龍頭，寧德時代的產線幾乎全部都是方形電池的產線，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變生產策略，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。”

他對36氪分析說，寧德時代內部有一條效率大概在150PPM的大圓柱電池產線，從產線成本和生產的報廢電芯來計算，保守估計投入也已經有數(shù)億元。

特斯拉看中了圓柱電池的生產效率。圓柱電芯的卷繞形式理論上與衛(wèi)生紙紙卷的生產方式相同，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，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)能源的轉變。

為這一愿景提供制造基礎的便是大圓柱電池，它似乎走到了最終一躍的前夜。