半岛彩票:“电池之光”：“白痴”竟是我自己

　　据Autoevolution报道，由于能量密度和充电性能不尽人意，且成本更高，特斯拉正在考虑停止在德克萨斯州Giga 工厂生产4680大圆柱电池。

　　一位电池企业高管对汽车商业评论称，特斯拉4680大电池的难产不在于电芯生产，而是特斯拉坚持的干法电极涂布工艺稳定性欠佳。

　　这项原本为了降低成本而出的新工艺不仅没能降低成本、保证良率、提高能量密度，反而由于生产的不稳定拖了Cybertruck的交付后腿。

　　不过，这位高管认为，特斯拉暂停甚至废弃自造4680大电池并不会影响大圆柱电池的市场需求。仅Cybertruck的订单就达到200万辆，而特斯拉目前的电芯产能仅够供应2.4万辆Cybertruck。

　　自造SpaceX 高达70%的火箭零部件、选择不喷漆的不锈钢作为cybertruck车身的设计均出自第一性原理。

　　在因俄罗斯人离谱的出价感到气愤时，他开始应用第一性原理进行思考，深入基础的物理学情境，一步步在头脑中构建火箭发射的模型。他因此发展出了一个概念，叫“白痴指数”，用来计算某个制成品的成本比其基本材料的成本高多少。

　　用零件的价格除以这个零件所需原材料的成本，便得出“白痴指数”。数字越大，代表这个零件 “越白痴”，要么中间环节太多，要么制造效率太低。

　　2007年，马斯克查询伦敦金属交易所的电池材料价格后，算出电池的 “白痴指数” 是7：当时每kW·h电池的锂、钴、镍等材料成本只有82美元，但锂电池售价却超过600美元。这一数字已是索尼、松下等电池公司努力20年的结果。

　　于是给电池降本就成了特斯拉的第一要务。和自造70%的火箭零部件一样，即使拥有松下、LG新能源、宁德时代这些全球第一梯队的电池供应商，也不能阻挡马斯克在弗里蒙特和其他地方自建电池产线，以降低电池的“白痴指数”。如今越来越多的车企加入自研电池的行列，首要目标也是降本。

　　2020年9月，在特斯拉的电池日上，马斯克推出一个像饼干盒一样的4680圆柱电池，直径为46mm、高度为80mm，被称作大圆柱电池。

　　特斯拉最初的动力电池是松下生产的1865（直径为18mm、高度65mm）圆柱电池，是小圆柱电池，后升级为2170电池。

　　对于马斯克来说，搭载体积更大的4680大电池就能减少电池单体的数量和焊接配件，从而简化电池包结构，降低材料的使用。

　　此外，4680电池的正极材料采用了镍钴铝（NCA）材料，在能够提供更高的能量密度的同时，价格相对低廉。

　　按照马斯克的设想，大圆柱电池可以让特斯拉电动汽车的续航里程提升16%，而生产成本降低50%。

　　马斯克此前曾表示，4680大电池将是特斯拉2023年计划中的一个重要部分，特斯拉未来所有的电动车型，包括Model Y、Semi半挂式卡车、Cybertruck和Roadster 2电动跑车，都将使用4680大圆柱电池。

　　此后，作为特斯拉供应商的松下、LG新能源、宁德时代，以及比克电池、远景动力、亿纬锂能、国轩高科、中创新航、蜂巢能源、创明新能源、蔚蓝锂芯等电池企业先后将46系的大圆柱电池纳入技术发展路径。

　　4680大电池提出4年了，虽然业界对前景一片看好，量产却遭遇诸多挑战，直到2023年中期，大圆柱电池才开始小规模量产。

　　第一供应商松下率先推迟了4680大圆柱电池的量产时间至2024年4月-9月，比原计划晚了一年。

　　特斯拉自产的产量远远供不应求。2023年10月，特斯拉宣布突破了第2000万个4680电池电芯的生产。这个产量，只能满足2.4万辆Cybertruck，200万辆订单要排到猴年马月去了。4680电池的产能问题，也是导致Cybertruck交付缓慢的重要原因之一。

　　据路透社等外媒报道，4月的数据显示，特斯拉4680电池的良品率已达到95%。作为对比，松下2170圆柱电池的良品率是99%。

　　从目前的信息来看，特斯拉第一代4680电池正极材料含镍量为90%，钴和锰有5%，能量密度估算有250Wh/kg左右。加州大学圣地亚哥分校的最新分析结果表示，特斯拉德州超级工厂生产的ModelY车型所装配的4680大圆柱电池的单体能量密度仅为244Wh/kg，加州工厂生产的Model Y所装配的松下2170圆柱形电池能量密度是269 Wh/kg。

　　作为2170电池继承者的4680大电池，当初号称有300Wh/kg的能量密度，结果实测反而不如2170电池。宁德时代已经量产的麒麟电池，也有250Wh/kg的能量密度。

　　前述负责大圆柱电池生产的电池企业高管对汽车商业评论称，特斯拉4680大电池遇到的最大挑战不是在电芯生产上，因为松下和LG新能源已经开始为其供应大圆柱电池电芯，“它最大的挑战在于干法电级的制造技术不稳定。”

　　正负极材料要事先在极片上进行涂布，正极的极片载体是铝箔，负极的载体是铜箔。湿法涂布就是先将正极或者负极材料溶解到特定溶剂中，加入粘合剂和添加剂之后形成浆料，再通过涂布机压贴到极片表面。

　　前述高管称，湿法电极中不可或缺的溶剂是NMP——N-甲基吡咯烷酮，用于溶解锂盐和聚合物电解质，占锂电池制造成本的3%-6%。

　　在制作电极片时，NMP作为溶剂将各种电极所需物质融合在一起，提高锂电池的能量密度和涂布质量。它对于提高锂电池的能量密度和涂布质量起到了至关重要的作用，一般通过冷凝回收处理并进行纯化处理后再次循环使用。

　　但NMP带有毒性，对和环境不友好，回收成本也比较高，尤其是最后的高温烘干环节，加工完的极片要在长达 100 米、温度达 90 度的烘箱中烘烤 12 个小时，在这个过程中充分蒸发有毒的溶剂NMP和水分，整个工序增加了制造成本。

　　马斯克认为湿法工艺很低效：既然极片要做成 “干” 的，为什么要先把极片弄湿、再烘干？这就是他觉得电池制造的白痴部分。湿法涂布的设备、人工、厂房成本占整个电池制造的 22.76%。

　　由于是直接压贴，并且不使用NMP，干式电极涂布对环境友好，整个制造工艺简单很多，可以制造出更厚的电极，增大材料密度，提高能量密度。

　　为了制造更厚的电极，涂布机需要增加压力，确保电极材料的平整型，特斯拉还需要自己琢磨设备工艺。这就导致4680的良品率不如设想中的高，做出来的电极不稳定，影响规模生产，进而影响成本降低。

　　前述高管称，虽然特斯拉的4680大电池难产，但它的市场前景还不错。失利仅仅是干法电极涂布工艺的失利，湿法涂布工艺依然奏效。

　　除了中国市场磷酸铁锂电池的比重占70%之外，该高管向汽车商业评论展示，亚太市场、美洲市场、欧非市场的NCM（正极材料为镍钴锰）三元电池占比分别为60%、68%、65%。

　　该高管称，在续航里程普遍达到500公里以上的D级车和E级车上，是能量密度在250Wh/kg以上的46系大圆柱电池的主市场。

　　特斯拉自己不生产转向外购之后，不论是主力车型Model Y还是订单堆积的Cybertruck,都会促成一定规模的市场。

　　东北证券研报指出，2025年全球46系列大圆柱电池装机量有望达到255GWh，全球市场渗透率可提至20%。华泰证券预计，2027年全球大圆柱电池装机量达429GWh，对应的市场规模为2144.8亿元，2023-2027年年均复合增长率可达110.7%。