文|智駕網 黃華丹
4680電池真的來了！
2月19日，特斯拉在推特發文慶祝完成第一百萬個4680電池電芯。其實際完成時間為一月。
與此同時，同一天（2月19日）在中國上海臨港新區，特斯拉超級工廠旁邊，寧德時代投資4.4億美元的寧德時代（上海）智能科技一體化電動底盤研制項目及瑞庭時代上海智能動力系統項目（二期）正式開工。
▲圖為：寧波國際航空臨港工廠的渲染圖。圖片來源：臨港新區管委會
盡管寧德時代沒有明說，但一體化電動底盤研制項目應該就是這幾年大火的CTC方案，俗稱的底盤電池技術。
該項目總面積約35萬平方米，有消息稱其將在一年內建成并投入運營。
4680電池+CTC技術，這兩項長期掛在馬斯克嘴邊，卻受制于實現能力的技術在一朝之間都要變為現實嗎？
最好的電動汽車即將誕生嗎？
我們先來看4680電池。
按照馬斯克之前所稱，4680電池將率先在Model Y上使用。如果按照每輛車裝載1000個電芯計算，完成生產的4680電芯約可供一千輛Model Y。
這是特斯拉自2020年以來，在其位于加利福尼亞州弗里蒙特試點工廠實現的產能。后續的產能還未可知。
特斯拉預計要在2022年實現100GWh的產能。這并不是個小數目。要知道，全球裝機量第一的寧德時代2021全年裝機量也不過96.7GWh，這還是為多個品牌供貨的結果。
特斯拉的野心似乎有過于樂觀之嫌。
但首先，我們來深入了解一下4680電池到底有怎樣的魅力，能一次次在業界掀起陣陣波瀾。
01、4680技術一窺
4680是一種圓柱形電池，直徑46mm，高80mm，比一般電池要胖，體積更大。4680的名字也正是由此而來。與之前的2170和1865相比，4680單體能量密度提高5倍，續航里程提高16%，充放電速度提升6倍，成本還能下降14%。
據推特上特斯拉研究者@Troy Teslike測算，2022年4680體積能量密度達到737Wh
/L，重量能量密度為276Wh/Kg。到2024年還將逐年遞增。
此外，4680電池在安全性上也有很大的突破。
一方面，特斯拉4680電池采用了無極耳設計。
傳統圓柱形鋰電芯將正負極延伸至圓柱結構的兩端，并以凸起或凹陷的物理結構區分，這個結構叫做極耳。
當應用于消費電子時，這個結構是合理的，但當用于動力電池時，極耳本質上就成了累贅。
特斯拉的無極耳并非真的沒有極耳，而是將其放在了側面。其最大的好處是降低了內阻。由于電流移動的距離為兩極垂直距離，無極耳結構使得兩極間距離大大縮短，據稱可將內阻降至原來的1/5。
降低內阻可在提升電流大小的同時限制電池發熱。
另一方面，圓柱的弧形表面也能夠在一定程度上限制電池之間的熱傳遞。相比方形電池和軟包電池緊密連接的狀態，圓柱電池即便充分接觸，仍然留有較大的間隙，能夠減少電池之間的熱傳遞。
相比磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池在安全性上存在一定的缺陷，而4680的結構優勢則可以在一定程度上彌補這種缺陷。
由于產熱更低，因而電池對散熱的要求也更低。而且，由于節省了極耳結構，電池包的成本也可以下降。而省去不存儲電能的體積，也使得電池的系統能量密度明顯提升。
值得注意的是，4680只是電池規格的代名詞，并不是特斯拉的專屬。但特斯拉的重視及其本身優異的特性將其推上了風口。此外，目前使用圓柱電池的公司也并不算多，特斯拉則是其中最知名的。
特斯拉最早是在2020年9月的電池日上推出的4680電池。
馬斯克寄望于4680電池能幫助其實現年產數百萬臺電動車的理想，同時大幅縮減電池成本，并使得2.5萬美元基礎車型的實現成為可能。當然，馬斯克在2021四季度財報及電話會議上已經明確表示，2022年將不會推出2.5萬美元的車型。
目前，由特斯拉牽頭的4680大圓柱電池仍是主流的三元鋰電池，正極材料為三元高鎳鋰，負極材料則是石墨混合硅。但這并不代表高鎳三元鋰就是4680唯一的選擇。
而特斯拉方面也曾多次高調宣布未來將逐漸采用磷酸鐵鋰電池，因而后續4680采用磷酸鐵鋰作為正極材料也是可能的。
當然，4680的缺點也很明顯。
比如，由于直徑增加，電芯內部散熱難度也會增加，這將對電池壽命造成一定的影響。
此外，4680的生產難度也較高。早期特斯拉生產4680的良品率僅為15%~20%左右，在經過不斷的技術改良之后，目前的良品率已經逐步從80%進一步爬升到82%，預期在2022年初就能實現88-90%。
但無疑，4680的整體表現是極為出色的。
02、4680+CTC，性能提升利器
同樣，在電池安裝層面，特斯拉為4680設計的方案也很獨特。
在2021 Giga Fest上，特斯拉展示了其將用于4680電池的CTC技術，即電芯直接安裝到底盤（Cell to Chassis）。與傳統的CTP（Cell to Pack，電池包）模式不同，CTC省略了將電芯組裝成電池包的步驟，直接將電芯安裝到底盤。
電池包結構的優勢是，電池包不參與車架受力，在車輛受到撞擊、翻滾等外力影響后，依然可以不變形，安全性更高。
此外，在電池熱失控之后，仍然有底盤底板隔絕，也能保護駕駛艙安全。
缺點則是，結構復雜，制造流程長，成本高，體積大。其底板非常厚，會占用部分承載空間。
CTC架構則能有效避開這些缺點。
它不再使用電池包模塊，而是將整個電池組構建為車輛的結構平臺。
這種設計能有效減少零部件數量和電池組總質量，減少生產流程，提高效率，降低成本，并最終提高電動汽車的續航里程。
使用CTC架構后，特斯拉還計劃將座椅直接安裝在支架上，大大降低了底盤厚度，簡化組裝過程，可有效降低成本，并提高續航效率。
但其缺點也很明顯，電芯直接參與了車輛結構，一旦發生碰撞其危險隱患也較大。為此，特斯拉在電池包底部設計了一層集成蜂窩狀網絡。
據InsideEVs報道推測，這一設計可以吸收電芯產生的氣體，在發生碰撞的時候也可以吸收物理沖擊。而且，該結構將會是一個完整的鑄件，可以兼作結構構件，提升電池組的整體剛度。
但目前并沒有公開資料支持這種推測，等搭載4680電池的新款Model Y上市應該就能見分曉了。
03、外援提升產能
特斯拉對2022的4680電池產能期待是100GWh，而其試點工廠的預計年產能目標為10GWh。而其到2030年的目標更是高達2000萬臺車，對應10TWh的動力電池需求。
顯然，要想實現預期總產能，僅靠特斯拉自有的電池產能是遠遠不夠的。
作為特斯拉的老牌供應商，松下是最早開始與特斯拉共研4680電池的企業。2021年10月，松下展示了這款電池的原型。
據日經新聞2022年1月報道，松下表示計劃在日本投資約800億日元（7億美元）建造電池廠，預期最早將于2023年起為特斯拉生產4680原型電池。
報道還指出，松下將在日本歌山縣的一家工廠生產4680電池，年產量約為10GWh，相當于為15萬輛汽車提供電池。
2月，松下財務總監證實，松下正在翻新一個工廠為生產新型電池做準備，預計將會在4月開始試生產4680電動車電池。
就特斯拉的需求而言，這樣的產能顯然是不夠的。
在此背景下，國內外頭部鋰電池供應商也開始加速推進4680電池產線建設。據稱寧德時代、億緯鋰能、比克電池今年都將投入量產特斯拉4680電池。LG能源此前也證實正在開發4680電池。
4680+CTC技術的路線，無疑將大大優化特斯拉Model Y的電池性能。
那么同一天開工的寧德時代（上海）智能科技一體化電動底盤研制項目及瑞庭時代上海智能動力系統項目（二期）是不是4680+CTC技術的電池工廠呢？
鑒于寧德時代主動與特斯拉超級工廠背靠背的選址，雙方的合作應該具有長期性和戰略性。
最好的特斯拉電動汽車應該不遠了。