差点被放弃的大圆柱电池，特斯拉攻克了技术关

文｜韩永昌

编辑｜李勤

苹苹果造车10年长跑，最终无果而弃，引发全球唏嘘。而在世界头号市值车企特斯拉内部，同样存在一个类似的“泰坦”项目，就是4680大圆柱电池。

据36氪了解，从2019年开始投入起，特斯拉为该项目5年投入了30亿美元，“公司内罕见的巨资项目”，但至今仍未量产。作为电动车最核心的零部件，特斯拉希望通过4680电池的研发和应用，在行业中一骑绝尘。但显然，这个愿望没有实现。

在马斯克大刀阔斧般的裁员计划中，4680电池项目自然也成为了重灾区，“从1600人，裁到就剩1000人。”行业中甚至传出特斯拉欲放弃此技术的消息，一时间山雨欲来。

但是与苹果汽车的剧本有所不同，特斯拉的4680大圆柱电池，迎来了转机。

有多位接近特斯拉的工程师告诉36氪，特斯拉电池团队最新的任务是年底量产全干法的4680大圆柱电池，“现在已经有电芯在装车准备做测试了，先在美国量产，欧洲工厂紧随其后。”

电池成本成为电动车企的最大盈利障碍，特斯拉发起的4680电池自然被视为车企掌控自身命脉的契机。跟随特斯拉，国内外电池厂都在积极布局。最火热时，蔚来规划了40GWh的产能。

但时至今日，多数公司已经处于半放弃状态。有电池厂人士说，“海外车企会来交流一下，国内车企压根没兴趣。”

车市终端价格战的持续，让行业的热情削减，市场不再为新技术买单。一派消沉之下，特斯拉的悄然突破似乎成为了希望所在。

特斯拉的干法电极技术，不仅可以用在4680上，也是未来固态电池的终极生产方式。

这一技术可以将整条产线缩短约100米，接近一个足球场的长度。有行业人士告诉36氪，正负极全部用干法制造，单瓦时的电芯价格可以节省2-3分钱。

这是什么概念？当下方形磷酸铁锂电芯的最低报价为每瓦时0.32元，其中BOM成本与制造、人工等合计就要0.28-0.3元。特斯拉节省出来的部分，已经是大部分二线电池厂的利润所在。

中国是全球动力电池产业链最完善、技术最丰富的国家。但中国电池公司们此刻都在为降本焦头烂额，没有人注意到，在大圆柱电池领域，特斯拉已经领先了中国公司们一步。

这一步的距离，可能数年才能跨越。

「攻克干法电极，特斯拉找到“银子弹”」

2019 年，特斯拉宣布以 2.18 亿美元溢价 55%收购美国初创公司 Maxwell，该公司拥有一种核心专利技术——干法电极。

马斯克看到了这一技术的巨大潜力，并将其用于制造4680电池的极片。

传统的湿法工艺，需要将正极与负极的粉末状材料，与有毒的溶剂混合，调制成浆料，涂在相应的箔材上。随后在长达 100 米的烘箱中烘烤，去除水分，才能让极片最终成型。

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。

特斯拉估算，相较于湿法，采用干法电极工艺能够减少18%以上的成本，以及41%的设备投资。也有设备厂人士告诉36氪，正负极全部用干法制造，单瓦时的电芯价格可以节省2-3分钱。

制造干法电极的第一个关键步骤将正极或负极的粉体材料混合，混粉需要完全均匀，这就是难题所在。

有接近特斯拉的工程师告诉36氪，如果做一桶粉，第一勺和最后一勺检测出来的结果完全不一样。这些粉末放置两小时，或是八小时，测出的结果也不一样。如果混合的不均匀，做出来极片几乎难以使用。

更难的步骤是辊压。传统的辊压工序运用轧辊将干燥后的极片压实，这样可以保证电芯的性能。

特斯拉在负极上使用的是石墨材料，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。干法正极也是量产4680最大的关隘。

前述工程师说，正极在压的过程中，稍有不慎就会对设备造成损伤。“每次修复设备都要45天，所以量产的进度就无限推迟”。

马斯克最开始为4680定下的目标是2021年量产，2022年产能达到100GWh，显然这个目标过于乐观。好在经过工程师团队的努力，干法正极技术已经在2022年底突破。

有工程师告诉36氪，当时干法正极已经做出了极卷（大卷的极片），但卷绕成为电芯时会出现各种问题，比如速度太快容易断裂。

2023年全年，特斯拉都执着于在极片制造时解决一切问题，让极卷更为完美。但“这是几乎是不可能解决的问题”。

直到今年4月份，特斯拉分管三电的高级副总裁德鲁·巴格利诺宣布离职，巴格里诺是4680主要负责人，其离职后，干法工艺路线也迎来调整。

“我们还是使用2022年底做出来的那一款极卷，在卷绕工艺上优化，这样能更容易的解决问题。”有工程师说。

他说道，特斯拉之前面临的问题之一，是电极的厚度不同导致卷的时候箔材和电极不在一个平面上。“就像你拿四张厚度不同的纸一起卷一样，很容易出现问题。”

但这并不是一个复杂的工艺，既有的湿法技术也会面临这样的问题，“供应商就有解决方案，只不过成本比较高。”

技术路线的转向是特斯拉有信心做出全干法4680的关键。“年底的任务是干法4680的规模量产，现在已经有电芯在装车准备做质量测试了。”有接近特斯拉的工程师告诉36氪。

当然，4680的技术路线不止一条，电池公司们也在研发相应的产品。

「国内大圆柱之困：内有工艺遇阻，外有半固态挤压」

以创新著称的特斯拉尚且难以攻克干法电极工艺，只能使用石墨作为负极，中日韩动力电池公司们对此则直接采取了迂回战术，即全部使用成熟的湿法技术，再结合硅碳负极达成量产。

两种路线各有优劣，理论上说，特斯拉的干法技术取消了烘箱段，在制造成本上更有优势，但仅用石墨做负极，能量密度的提升十分有限。

成熟的湿法技术，虽然制造成本依旧，但能量密度更高，性能表现更好。代价则是硅负极的膨胀问题难以解决。据36氪了解，目前国内不少电池厂商都卡在了这一环节。

当然，大圆柱电池制造工艺上的调整也带来了更多的不确定性。

对比传统的圆柱电池产线来说，大圆柱的工艺让涂布的精度要求更高。“以前的涂布是单极耳，全部涂成一个面，对齐两边就行，但大圆柱是全极耳，有很多边，涂的时候都要对齐。”有工程师告诉36氪。

全极耳技术

这给设备造成了很大压力，4680的涂布精度要求是±0.1mm的偏差，但国内大部分设备目前只能做到±0.5mm。

当然，这个问题不是无法解决。“日本的涂布设备在签合同的时候就敢保证0.1mm的偏差要求，但价格是国内设备的3-4倍。”上述工程师说。

这只是涂布的问题，全极耳面临的问题同样不少。无论是全极耳成型，还是集流盘焊接，电池企业采取的方法都莫衷一是。

举个简单的例子，在极耳成型时，无论是采取揉平还是切折工艺，都可能产生细小的碎屑或毛刺，如果进入电芯，会存在热失控风险。

电池制造是木桶原理，最短板决定了制造良率和效率。这些问题每一个都要妥善解决，大圆柱电池才能顺利量产。

但受限于当下价格战的持续，大圆柱的量产进度一再推后。与此同时，能量密度更高的半固态电池也开始走向量产，抢夺车企的订单。

纯电车型对能量密度的追求一直存在，蔚来的150度半固态电池包已经直播路测，续航超过1000公里。今年，智己L6发布了搭载半固态电池的光年版车型，承诺年内交付。

据动力电池产业创新联盟数据统计，今年上半年，半固态电池已经装车2154.7MWh，这些电池足以搭载超过14000辆蔚来ET7。

半固态电池受益于高能量密度，加快了量产步伐。大圆柱电池也不甘示弱，走向了快充的阵营，亿纬锂能、中创新航、正力新能等电池公司陆续发布支持4-6C倍率的大圆柱产品。

半固态电池与大圆柱电池，都是接近量产的全新电池技术。对二者的态度，行业中也存在不同的声音。

一种声音认为，半固态量产后，大圆柱电池将毫无还手之力。在能量密度以及未来发展（全固态）上，半固态几乎占据绝对的优势，唯一的问题在于成本较高。

另一种声音则认为大圆柱比半固态更有优势。基于安全性考虑，大圆柱是钢壳，而半固态是软包，软包封装形式的高镍三元电池，是否能通过新国标的“不起火不爆炸”的热失控实验还是个问题。

但不管是大圆柱还是半固态，都在汽车行业持续的降本战中向后推迟量产时间。

「大圆柱量产，需要特斯拉孤注一掷」

在电池行业，实用已经成为了最大的优点，新技术的突破已经不如成熟技术的低价更有吸引力。

大圆柱电池也难以逆转大势，曾经热衷于这一技术车企与电池企业们，都开始偃旗息鼓。只有特斯拉除外。

“特斯拉年底会先在美国量产全干法的大圆柱电池，欧洲工厂紧随其后也会开始使用。”有知情人士告诉36氪。

特斯拉向来都是新技术的尝鲜者，无论是一体化压铸的使用，还是端到端大模型的上车，都是由特斯拉率先突破，随后诸多车企跟进，这样的例子已经屡见不鲜。

若年底特斯拉成功量产大圆柱电池并大规模使用，这一循环又可以复现。

制造业的大规模降本都是通过工艺的改进来实现，特斯拉的干法电极技术，以及大圆柱的生产速度，都击中了这一关键点。

圆柱电池的生产速度如今已经达到300PPM（每分钟生产300个电芯），如果大圆柱电池按照这一速度来计算，在生产效率上几乎可以做到方形电池的4-5倍。

再加上干法技术带来的设备和生产物料的投入减少，短期内大圆柱电池可能受限于良率和效率，但长期来看带来的成本降低非常可观。

大圆柱对车企的意义更在于统一电池规格，如果电池成为标准品进行采购，那么价格还会下降，车企对电池供应商的掌控力度也会更强。

当然，大圆柱电池的PACK设计是一个难点，“国内很少有车企具备这种技术能力。”一位电池行业工程师告诉36氪。

“大圆柱的PACK难点在于焊点太多，但也不是完全无法解决的问题，投钱去做就可以了，只不过车企现在没钱。”

电池行业对这一技术也非常紧张，宁德时代尤为如此。作为全球电池的龙头，宁德时代的产线几乎全部都是方形电池的产线，如若大圆柱被多数车企采纳，对于宁德时代来说就需要转变生产策略，成本极高。

有接近宁德时代的人士告诉36氪，“宁王表面看起来不支持大圆柱，但私下里投的钱比谁都多。”

他对36氪分析说，宁德时代内部有一条效率大概在150PPM的大圆柱电池产线，从产线成本和生产的报废电芯来计算，保守估计投入也已经有数亿元。

特斯拉看中了圆柱电池的生产效率。圆柱电芯的卷绕形式理论上与卫生纸纸卷的生产方式相同，目前宁德时代的卷绕速度为每分钟100米，这在电池行业已经是顶尖水平，而纸卷的卷绕速度可以轻松达到每分钟1000米。

电池生产工艺还有拥有巨大的改进空间，这是马斯克固执的开发4680的原因之一，他想改变电池制造的传统方式，就像改变传统的汽车制造一样。

按照马斯克最初的预期， 4680 电池可以减少约 20% 的电池的制造成本，35% 的设备投资成本和 70% 的工厂占地面积。

这一电池方案是特斯拉下一轮大规模扩张的基础，用更便宜的电池制造更便宜的汽车，以此来赚取更多利润，再投入到研发和产能扩张之中。如此循环往复，进而达到马斯克的宏大愿景：加速电动车时代的到来，加速世界向可持续能源的转变。

为这一愿景提供制造基础的便是大圆柱电池，它似乎走到了最终一跃的前夜。

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