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4680,这么一串简单的数字,折磨了埃隆·马斯克足足4年时间。直到今年才看见了量产的可能。
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编辑|秦志聪
什么是4680,熟悉电池的朋友可能知道,他跟18650一样,21700一样,代表着一种规格的电池。46代表着这款电池的直径是46毫米,80代表它的这款电池的高度为80毫米。46800最后省略的这个0,代表着它是一款圆柱电池。
4年前,特斯拉第一届也是唯一一届电池日上,这款电池第一次亮相。从18650到21700再到46800,特斯拉第三代电池选择的还是圆柱。诶,这电池为啥越做越大呢,因为更大体积的圆柱电池能提升单个电池里能量物质的占比,直接提升体积能量密度。结合无极耳、硅碳负极等新材料新技术的加持,这款新电芯的能量能提升5倍,输出功率能提升6倍。成组后,可以让特斯拉电车的续航提升54%。最关键的是,由于在生产环节的优化,这款电芯的生产成本可以降低69%。在马斯克的商业规划里,它是特斯拉摆脱对松下电池依赖和制造2.5万美元廉价model的基础。
可以这么说,下阶段特斯拉保持竞争力的核心,就在这4680电池上。而4680降本的核心在于干法电极生产工艺。
传统电芯正负极生产时所使用的工艺叫湿法工艺,要经历混料、涂布、烘干、溶剂回收、辊压、裁切、卷绕或者叠片这7个步骤。为什么叫湿法,就是他必须得经历一个先把材料混合进液体里,把这个浆料涂在箔材上,再把它给烘干。好,问题来了,应用马斯克人所周知的第一性原理后,我们发现,反正最后都得烘干,为啥非得把这粉末材料弄湿呢?溶剂不用钱吗?这烘干设备回收设备不用钱的吗?
特斯拉使用的干法工艺,将正负极粉末与特殊的粘结剂混合,直接压实在箔材上,这样全程没有水分参与,省掉了烘干的步骤。问题就出在这了。负极倒还好,使用的是石墨材料,质地较软,压起来更容易,很快便做到了量产。但正极是硬度很高的镍钴等金属,这相当于将细小的砂砾压成光滑的镜面,难度不言而喻,这让干法正极成为量产4680最大的难点。并且,之前在溶剂中混料,最重要的目的是让正极材料均匀,这干巴巴的一桶粉是真的很难做到完全均匀。这也是4680足足跳票4年的原因,在今年的二季度特斯拉财报沟通会上,特斯拉才透露,已经成功制造出首台利用干电极技术、在量产设备上装备的Cybertruck。至于成本,有消息说应用了干法电极生产工艺的4680电池单瓦时电芯的成本大概能节约2到3分钱,而国内应用湿法电芯工艺生产4680一瓦时的价格大概是6-7毛钱,作为对比,宁王和比亚迪方壳电池每瓦时的成本大概是3毛多一点。在考虑到这项技术目前刚开始有规模应用的可能,良品率不足,只能说特斯拉的电芯降本之路,自选定了圆柱方案之后,就注定是一场艰辛的旅程。