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 · 发表于 2023-6-11 21:42:51

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。

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？

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 .

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
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。

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。
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。

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！

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