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難產的4680，馬斯克的心頭病
一直以來，馬斯克有一個很強的人設：吹過的牛都實現了。
從造電動車，到發射火箭，再到全身不鏽鋼的Cybertruck，不管你是不是馬斯克的擁躉，都不得不承認這一點。但是，在4680 電池上，馬斯克的「不敗金身」恐怕要被打破了。
最近有消息稱，特斯拉可能考慮放棄4,680 電池生產，轉向外部供應商採購。
這並不是空閒來風，4680 的生產一路上都比較坎坷：
原計畫2022 年投產，最終2023 年正式開始生產；
原計畫2022 年產能達到100GWh，截至今年一季度，4,680 今年的年產能約7GWh；
原計畫供給Cybertruck、Semi、Model Y 等車型使用，以目前的產能，每周約夠1000 輛Cybertruck 使用；
原計畫，4680 能在傳統電池基礎上降本50%，到今年一季度，特斯拉在每周成本持續下降的情況下，給出的目標是「年底前擊敗鎳基電池的供應商成本」。
隨著特斯拉準備外部採購4,680 訊息的傳出，連這個目標可能也有點渺茫了。
產能爬坡不如預期，成本最佳化降不下來，一向在創新技術上有點「魔力」的特斯拉，怎麼在4,680 電池上屢屢受挫？是什麼讓4680 卡住了馬斯克的「脖子」呢？
夢的開始：電池革命
先回到夢開始的地方，4680 第一次出現在大眾視野裡，還是2020 年的特斯拉電池日：把圓柱電池的尺寸從直徑21 毫米、長70 毫米提升至直徑46 毫米、長80 毫米，這種由特斯拉提出的大圓柱電池縮寫成「4680」。
之所以要從「2170」小圓柱電池改成「4680」，簡單來說是為了「皮薄餡兒大」，單個電池中的能量物質佔比提高了，電池間排列的間隙少了，能量密度也就提高了。當然尺寸越大，對製造工藝、安全性的要求越高，能量密度的提升反而放緩，所以直徑46mm 就成了主流的選擇，比如特斯拉的4680 電池，寶馬的大圓柱電池4695 等。
4680 電池在當年看來絕對算是「電池革命」，不僅尺寸更大，也用了不少特斯拉的創新技術，例如：
大圓柱的尺寸，單體容量高，電池排列縫隙小，空間利用率高，能量密度自然較高。
無極耳（全極耳）設計，降低了電池內阻，電池充放電倍率高、散熱性好；跟2170 電池的單極耳設計相比，電阻從23mΩ降低到2mΩ，電芯內部消耗從2W 降低到0.2W。
矽基負極技術，矽基負極理論容量高，能提升能量密度，且穩定性及安全性高；
乾式電極工藝,簡化工藝，降低生產成本，製造成本降低20%，裝置投資降低35%，佔地面積減少70%。
這一系列創新技術綜合起來，當時4,680 電池展現的效果是：相較於2,170 電池，能量密度提升5 倍，續航歷程提升16%，整體生產成本降低56%。
這一系列性能優勢，對於鋰電價格處於高位的2020～2021 年來看就是一場電池革命；但相應地，4680 用到的一系列創新技術，大圓柱電池、無極耳、矽電極、干法電極等，也都沒有什麼成熟的經驗可以直接拿來用。
所以，從2020 年至今這四年裡，特斯拉就被困在如何把逆天的4680 從理論走到落地，再從實驗室走到大規模量產。
噩夢的電池：製造難題
完美的產品亮相後，艱難的生產製造開始了。
4680 電池的創新技術中，最被關注、也對電池生產線改動最大的就是乾式電極技術。
目前市場主流採用濕法電極：把濕的電極漿料塗在電機薄膜上，乾燥、壓制、分切成電極，最後再真空乾燥；
特斯拉的設想是：既然濕的電極漿料還要乾燥，那就直接用干的電極材料塗抹，這樣不僅能減少幹燥和真空乾燥的步驟，也減少了這兩道最佔地方的工序；簡化工藝，降低生產升本，還能降低生產線成本。
但問題是：濕潤的膏體塗抹起來可以又快又均勻，讓乾燥的電機材料附著在電極薄膜上就難了，附著力弱，目前市場上常用的粘合劑顆粒太大，導致電機材料分佈不均勻。
從特斯拉申請的專利上能看到，特斯拉在電極粘合劑材料上下了不少功夫，比如發明了一種PTFE 粘合劑，在壓力下能從粒子變成纖維把電極材料粘住，但是黏著性的效果不理想；為了達到理想的效果，可能還要提前加一道底漆塗層工藝。原本乾式電極是為了簡化工藝，反而要增加工藝，這顯然有點違背老馬的「第一原理」。
除了材料問題，在生產工藝上問題也不少。為瞭解決乾式電極的問題，在4680 電池發佈前，特斯拉專門收購一家公司Maxwell Technologies，為了就是能把它們的干電極製程（DBE）技術用在4680 電池上。
在雙方的合作下，選擇了軋輥銑的干塗層工藝，使用兩個軋輥軋機製造獨立電極薄膜，以節省成本的電極生產。但是，這種工藝力的設定對黏結劑顆粒尺度很敏感，容易出現薄膜破裂、膨脹和邊緣變形。
從材料到生產線，全套流程下來的結果是；目前為止生產的4680 電池上，還沒有用上乾式電極；在2019 年被特斯拉收購的Maxwell Technologies，也在2021 年被出售了。要知道乾式電極工藝是4,680 的降本法寶：能降低20%製造成本，減少70%的生產線佔地。如今這項工藝沒投產，4680 的成本優勢就被砍掉了一大半。
除了乾式電極，早期宣傳的矽電極工藝目前也沒有用在量產的4680 上。相較於目前主流的石墨負極，矽基負極的理論容量高，且能提升電池的能量密度。不過，根據德國慕尼黑工業大學Manuel Ank 等人對第一批生產的4680 電池的拆解：正極採用了NMC（鎳錳鈷）作為活性物質，跟目前主流的三元鋰電池一致；負極材料則為純石墨。
這也間接導致，目前德州產的4680 電池理論能量密度300Wh/kg，但標稱能量密度只有244Wh/kg；要知道目前上海特斯拉上海超級工廠用的LG 生產的2170 電池，標稱能量密度252Wh/kg。
這樣來看，4680 最具競爭力的能量密度優勢和成本優勢就不復存在了。
而就算暫時放棄了乾式電極和矽基電極，目前特斯拉德州工廠電池生產線的挑戰也不少。據理解，2024 年初，特斯拉生產4,680 的良品率為95%，相較之下，早已大規模量產的2,170 電池良品率是99%。受良品率和生產效率的限制，目前4680 的產能和成本最佳化都有限。
供應商們的大圓柱電池，準備好了麼？
一直以來，特斯拉有個魔力，就是能帶動新技術的趨勢：例如智慧駕駛中的BEV、OCC，例如汽車製造中的大型一體壓鑄技術，4680 大圓柱電池也不例外。
自從特斯拉在2020 年亮相4680 電池以來，大圓柱電池也成了業界的新趨勢。例如，在特斯拉4680 亮相2 個月後，松下就傳出在特斯拉「強烈要求下」研發4680 電池的消息；去年在美國堪薩斯州新建的電池工廠中，也被傳增加4680 生產線。
這次特斯拉傳出轉向供應商採購4,680 電池，跟這個傳聞最接近的則是LG 新能源。預計今年8 月LG 新能源就可以在韓國奧昌工廠大規模生產4680 電池，這樣看來LG 新能源生產的供應商版4680 很快就能面世了。
除了LG 和松下，國內電池供應商也將在未來1～2 年內迎來自己的大圓柱電池。
例如，寶馬在2025 年亮相的新世代車型上就將採用大圓柱電池（4695），將由寧德時代、億緯鋰能等生產。寧德時代將在中國和德國兩間工廠為寶馬生產大圓柱電池，每座工廠年產能20GWh。億緯鋰能之前展示過4695 電芯，能量型4695 的電芯能量密度280Wh/kg，功率型260Wh/kg。
從這些電池供應商的動作來看，儘管特斯拉目前被4,680 卡脖子了，不過電池製造商們的步伐還挺快。不過， 特斯拉的前車之鑑也告訴我們，4,680 落地的過程可能還會遇到不少問題。
最後
在過去的幾年裡，4,680 一度被視為特斯拉提高毛利率的大殺器：對於佔了電動車成本三成以上的動力電池來說，能把成本降50%，無疑是降本利器。
不過，從目前來看，無論是特斯拉繼續自己鑽研，還是轉投供應商，4680 電池短期內能帶來的降本空間和性能提升似乎並沒有那麼大。更關鍵的是，在經歷了被4,680 困住的四年後，如今的特斯拉需要更能刺激市場和資本市場的產品，例如新車型、FSD、AI。
這樣來看，轉向供應商採購4680，也許能幫特斯拉釋放更多乘勝追擊的經歷。 （GeekCar極客車）