特斯拉牛皮吹大了！4680 电池性能遭质疑 不如国产电芯？ ...

注册真真难

现在在车用动力电池（电芯）领域并行着 4 种技术路线，第一种是最常见的，以方形大单体电芯为封装形式的 VDA 电芯路线，目前大多数电车和为数不少的电动自行车和电动摩托车，采用的都是这种技术路线。另一种是中韩两国都在力推的固态电池技术，如今处于半固态电池状态，目前已经有部分国产纯电车开始装车这种电芯。第三种是比亚迪、广汽和长城三家自主品牌力推的非三元锂型长条状电芯，而第四种，就是特斯拉力推的 4680 电芯了。
0 K1 p8 Z# |* h3 D. T+ ?- f
' o7 M0 S4 M' V6 ^

- J" f* v: V3 c9 W' H6 m7 ], Y而最近我们收到不少消息，显示被特斯拉寄予厚望的 4680 电芯，似乎存在相当大的能量密度问题，在一些言论中甚至表示，现在的 4680 电芯能量密度，甚至还不如磷酸铁锂电池，更无法和三元锂相提并论。最后得出结论，代表美国最先进的 4680 电芯技术，远不如我们国产的电芯。
说的好像有鼻子有眼的，但这到底是咋回事？特斯拉的 4680 电芯，真的就这么不堪？


+ d+ C& w& k  f- [
6 ^8 s( D6 `+ s, u7 j& l特斯拉的 4680 电芯，全称 4680 无极耳电芯，或者叫 4680 全极耳电芯。首先必须强调一点，4680 电芯代表着的不是这个电芯采用了什么全新的化学材料制成，它只是电芯的一种封装形式。又或者说，4680 这四个数字，本身代表的就是圆柱形电芯直径 46 毫米，高度 80 毫米而已，换句话说，4680 电芯是一个规格名，和 18650 电芯（直径 18，高度 65，单位毫米），21700 电芯（直径 21，高度 70）都是一样的命名方式 .

1 m: u3 L/ p5 Q6 y4 ], ^
% z7 l' s- o5 v& e' {' K4 ~
& Z: _9 _& O: G" I. V) J% v& L7 ]所以上文提到的某些言论中，把 4680 电芯和三元锂和磷酸铁锂电芯比较，进而带节奏的做法，本身就是田忌赛马一般的表述。4680 可以是三元锂，也可以是磷酸铁锂，也可以用其他化学配比做，没人规定 4680 电芯必须用哪一种电芯正负极材料。只是因为现阶段做 4680 的只有特斯拉，而特斯拉没在 4680 电芯上使用三元锂配比而已。
" s2 j' T; B5 U( }" j3 A


. |4 d. f9 V4 U5 T' `: D那我们为什么在文章最开始，把 4680 设定为平行于 VDA 等电芯类型的一种单独的技术路线呢？那是因为 4680 在电芯封装上，确实非常有创新性，也确实非常先进。要讨论 4680 的无极耳技术之前，大家得先知道，现在的锂电池电芯是什么结构。



电芯的内部结构基本就是这么个样子。如果你把电芯这个 " 大大卷 " 横着切开，会发现它实际上在这么薄的一层里，有 5 层结构，分别是上下两端的正负极，中间那张比蝉翼还薄的 ATL 膜，再就是在这几个结构中间充斥着的，水一样的液体（那确实就是水，电解液用纯水制成）。
/ |: E( t- c+ [" {8 y+ a+ Z


小学级别的电学知识告诉我们，电池是有正负极的，一般来说，正极极耳在电池的一端，负极极耳在另一端。大多数锂电池的结构也都这样。所以这里存在一个问题：如果一个电芯需要存储更多电能，那么在电芯壳子里的这些 " 大大卷 " 就会越来越多，又因为正负极是在整个电池本体的左右两端，所以这就意味着，单个电芯存储电容量越大的，正负极耳之间的距离就必然更远。这里会带来一个很直接的问题：电子迁移率降低。
, k3 V/ q. P% r7 J
6 l4 @0 [8 K: ]0 I
- {7 k" C& [* {: s. u4 L
咋解释呢？你可以把电子在正负极之间想象成一次田径赛跑，假设运动员（电子）跑步速度一致，从正极耳跑到负极耳，这个距离是这位运动员要跑的 " 赛道 " 的长度。电池 A 的赛道长度是 1 米，但电池 B 的赛道长度是 6 米，大家觉得，哪块电池的 " 运动员 "，会最快跑完赛道？这就是问题所在，正负极耳之间的距离越长，会直接导致电子迁移率降低，电子迁移率降低会直接影响整块电池的充放电速度。也就是说，单块电芯电容量越大，理论上单体电芯性能就更差。
: }% _, U; P+ n; {) d% W, g
" Y! G+ c# g: I+ C6 M* a
9 [4 U0 k5 {2 \' ~: |  |+ x
7 B% `5 @/ U+ b/ U- [4 X当然，电池制造商决不会允许这种事情的出现，通常的解决方法是，给这位运动员打大量的 " 兴奋剂 "，让它以更快的速度跑完全程。但这就直接会产生两个大问题：电芯发热过大，以及锂析晶可能性加剧。以目前的技术，这两个问题是无法解决的，只能在电子迁移率降低，和电芯危险性提高这两个里面二选一。

* R4 M3 \8 j5 `& x7 [: y
; m4 i2 c3 [  z) s  P. u
( W& {, C: J( g: a5 Z但特斯拉的 4680 之所以具有开创性意义，原因就在于，它彻底从结构上解决了 " 运动员的赛道太长 " 的问题。4680 的无极耳（或者叫全极耳）技术，直接在整个电芯本体（不是外面那个壳子）的正极上，通过一种很先进的金属延展技术，把正极本身的金属本体直接做成正极，和 4680 电芯的壳体连接。而负极直接通过同样的技术延伸出来，在电芯壳体的下端连接。

4 G! V9 g+ K& O2 d
. u. D8 s4 V+ Q+ J) O! R  o. w
换句话说，4680 电芯你能看到的整个电芯壳子，全都是正极，只有电芯正下方那个圆柱形才是负极。这种结构是传统电芯结构的大改良，尽管 4680 仍然属于传统的液态电池序列，但在动力电池领域，这是目前公认的，在结构上最完善最先进的电芯封装形式，没有之一。
, P+ E. g  ^7 w2 Z3 y9 U
4 I  g2 A4 k7 W, v, M

4680 电芯有两个特别大的优势：第一，能量密度可以做得很高而且充放电功率远高于传统电芯，其次，电芯本身在大功率充放电下的发热会非常显著地好于传统电芯。发热是电芯寿命最大的 " 杀手 "，也就是说，4680 电芯的理论寿命，也会非常显著地，好于所有的传统封装的电芯。如果再加上特斯拉本就天下无敌的电芯磨损平衡算法，搭载 4680 电芯的特斯拉车，电池组寿命真的可以很 " 恐怖 "，而且衰退还极低。
& L$ E5 e- h0 T/ I: n; m8 r+ M! t

/ c+ o$ v4 e1 f6 l6 l  M( ~- n, S# m
文初提到的，部分言论表示 4680 电芯的能量密度远远不如传统电芯。这句话你可以说它错，但也可以说它没错。因为发布这些信息的人刻意没提到一个信息点：4680 电芯，现阶段还没开始大规模装车。
) z6 q4 S; b* K; ?

% ^: ?% B$ _7 f0 \
根据电芯行业媒体在 23 年 5 月底发布的一则消息显示，4680 电芯的唯一制造商，日本松下电池表示，在 2031 年要把 4680 电芯的产能扩大到 200 吉瓦时，是 23 年 4 月底的 4 倍，即 2023 年 4 月底，4680 电池目前的全球年产量为 50 吉瓦时。这个数据什么概念？2022 年底，宁德时代第一电池工厂的满产能为年产 24 吉瓦时，宁德时代 6 家电池工厂加起来年产能 101 吉瓦时。
+ v9 V2 N' k% Y" X看起来，4680 电池的出货量相当庞大？是的，非常庞大，但大家要知道的是，现阶段出货的绝大多数 4680 电芯，都没有被装配到特斯拉车上，而是用在特斯拉自己的超级储能站项目上。这里扯一句题外话，目前全球超级储能站主要有两个巨头在玩，分别是排名第一的特斯拉，以及排名第二的比亚迪。但目前比亚迪在储能容量上，相比特斯拉还有差距，短时间内赶不上。



而松下电池，从 2021 年开始就不断对外公布 4680 电池的制造状态。所以这里涉及一个 " 采样时间 " 的问题。在 2021-2022 年初，4680 电芯因为技术难关还没攻克，能量密度确实很低，哪怕到了 2023 年 5 月底的数据，4680 电芯的能量密度也只是刚超过传统磷酸铁锂的程度，跟 NCM811 这种能量密度怪物还有很大差距。所以现阶段，你的确可以说 4680 电芯能量密度不行。


. B0 G3 d  F3 [) ^& o
" g3 Y, L, Y% G但这个信息没提到的是，现阶段那些能量密度较低的 4680 电芯，不是用在车上的，是用在储能站上的。储能站不要求太高的能量密度，但对锂电芯本身的稳定性要求极高。而车子的要求正好反过来，车子可以不要求太高的电池稳定性（毕竟有很多保护措施在扛着），但能量密度一定要高。
$ o6 g7 P1 P$ A/ U  Z而能量密度这东西，本身就是 4680 电芯的传统强项。所以把在车上用的，把能量密度干到极致的 VDA 电芯，和用在储能站上的，还不是 4680 能量密度极限的非车用电芯去比，这多少有点不公平竞争。
但说句实话，别说我们作为第三方的媒体，现在连松下电池和特斯拉自己，都不清楚 4680 电芯到底能做到多大的能量密度。
% E- |' {9 A6 c, n' S, [- p6 n
7 F% F' ~3 T# c# y- x
  `& P* o) f( e  K. F) _8 a% ~

* `+ ]- x/ A2 l  q3 e7 d& ^- }& V
5 B5 w6 N  q5 k' S所以我们对这件事的评价是：国产电芯的进步固然值得喝彩，但千万不能自大，不要认为我们在电车领域领先了世界，在电车所有关键技术上就都处于无法被挑战的统治地位。不是这样的，就好比说美国，在电芯技术这块就非常、非常强悍。另外小日子过得不错的日本，在电芯技术上也强得很。在电芯领域，我们可以说是强敌环伺的。
所以我们更需要的，是在电芯等核心领域继续奋发向上。我们诚然已经很强，但还没强到，在电车核心技术上能俯视全世界的程度，革命尚未成功，同志仍需努力！