4680实现百万产量，宁德时代CTC工厂开建，最好的特斯拉电动车要来了

特斯拉宣布完成百万个4680电芯，将搭载于新款Model Y。4680到底有什么特殊，让整个产业如此翘首以盼？

文丨智驾网  黄华丹

4680电池真的来了！

2月19日，特斯拉在推特发文庆祝完成第一百万个4680电池电芯。其实际完成时间为一月。

与此同时，同一天（2月19日）在中国上海临港新区，特斯拉超级工厂旁边，宁德时代投资4.4亿美元的宁德时代（上海）智能科技一体化电动底盘研制项目及瑞庭时代上海智能动力系统项目（二期）正式开工。

▲图为：宁波国际航空临港工厂的渲染图。图片来源：临港新区管委会

尽管宁德时代没有明说，但一体化电动底盘研制项目应该就是这几年大火的CTC方案，俗称的底盘电池技术。

该项目总面积约35万平方米，有消息称其将在一年内建成并投入运营。

4680电池+CTC技术，这两项长期挂在马斯克嘴边，却受制于实现能力的技术在一朝之间都要变为现实吗？

最好的电动汽车即将诞生吗？

我们先来看4680电池。

按照马斯克之前所称，4680电池将率先在Model Y上使用。如果按照每辆车装载1000个电芯计算，完成生产的4680电芯约可供一千辆Model Y。

这是特斯拉自2020年以来，在其位于加利福尼亚州弗里蒙特试点工厂实现的产能。后续的产能还未可知。

特斯拉预计要在2022年实现100GWh的产能。这并不是个小数目。要知道，全球装机量第一的宁德时代2021全年装机量也不过96.7GWh，这还是为多个品牌供货的结果。

特斯拉的野心似乎有过于乐观之嫌。

但首先，我们来深入了解一下4680电池到底有怎样的魅力，能一次次在业界掀起阵阵波澜。

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4680技术一窥

4680是一种圆柱形电池，直径46mm，高80mm，比一般电池要胖，体积更大。4680的名字也正是由此而来。与之前的2170和1865相比，4680单体能量密度提高5倍，续航里程提高16%，充放电速度提升6倍，成本还能下降14%。

据推特上特斯拉研究者@Troy Teslike测算，2022年4680体积能量密度达到737Wh

/L，重量能量密度为276Wh/Kg。到2024年还将逐年递增。

此外，4680电池在安全性上也有很大的突破。

一方面，特斯拉4680电池采用了无极耳设计。

传统圆柱形锂电芯将正负极延伸至圆柱结构的两端，并以凸起或凹陷的物理结构区分，这个结构叫做极耳。

当应用于消费电子时，这个结构是合理的，但当用于动力电池时，极耳本质上就成了累赘。

特斯拉的无极耳并非真的没有极耳，而是将其放在了侧面。其最大的好处是降低了内阻。由于电流移动的距离为两极垂直距离，无极耳结构使得两极间距离大大缩短，据称可将内阻降至原来的1/5。

降低内阻可在提升电流大小的同时限制电池发热。

另一方面，圆柱的弧形表面也能够在一定程度上限制电池之间的热传递。相比方形电池和软包电池紧密连接的状态，圆柱电池即便充分接触，仍然留有较大的间隙，能够减少电池之间的热传递。

相比磷酸铁锂电池，三元锂电池在安全性上存在一定的缺陷，而4680的结构优势则可以在一定程度上弥补这种缺陷。

由于产热更低，因而电池对散热的要求也更低。而且，由于节省了极耳结构，电池包的成本也可以下降。而省去不存储电能的体积，也使得电池的系统能量密度明显提升。

值得注意的是，4680只是电池规格的代名词，并不是特斯拉的专属。但特斯拉的重视及其本身优异的特性将其推上了风口。此外，目前使用圆柱电池的公司也并不算多，特斯拉则是其中最知名的。

特斯拉最早是在2020年9月的电池日上推出的4680电池。

马斯克寄望于4680电池能帮助其实现年产数百万台电动车的理想，同时大幅缩减电池成本，并使得2.5万美元基础车型的实现成为可能。当然，马斯克在2021四季度财报及电话会议上已经明确表示，2022年将不会推出2.5万美元的车型。

目前，由特斯拉牵头的4680大圆柱电池仍是主流的三元锂电池，正极材料为三元高镍锂，负极材料则是石墨混合硅。但这并不代表高镍三元锂就是4680唯一的选择。

而特斯拉方面也曾多次高调宣布未来将逐渐采用磷酸铁锂电池，因而后续4680采用磷酸铁锂作为正极材料也是可能的。

当然，4680的缺点也很明显。

比如，由于直径增加，电芯内部散热难度也会增加，这将对电池寿命造成一定的影响。

此外，4680的生产难度也较高。早期特斯拉生产4680的良品率仅为15%~20%左右，在经过不断的技术改良之后，目前的良品率已经逐步从80%进一步爬升到82%，预期在2022年初就能实现88-90%。

但无疑，4680的整体表现是极为出色的。

——02——

4680+CTC，性能提升利器

同样，在电池安装层面，特斯拉为4680设计的方案也很独特。

在2021 Giga Fest上，特斯拉展示了其将用于4680电池的CTC技术，即电芯直接安装到底盘（Cell to Chassis）。与传统的CTP（Cell to Pack，电池包）模式不同，CTC省略了将电芯组装成电池包的步骤，直接将电芯安装到底盘。

电池包结构的优势是，电池包不参与车架受力，在车辆受到撞击、翻滚等外力影响后，依然可以不变形，安全性更高。

此外，在电池热失控之后，仍然有底盘底板隔绝，也能保护驾驶舱安全。

缺点则是，结构复杂，制造流程长，成本高，体积大。其底板非常厚，会占用部分承载空间。

CTC架构则能有效避开这些缺点。

它不再使用电池包模块，而是将整个电池组构建为车辆的结构平台。

这种设计能有效减少零部件数量和电池组总质量，减少生产流程，提高效率，降低成本，并最终提高电动汽车的续航里程。

使用CTC架构后，特斯拉还计划将座椅直接安装在支架上，大大降低了底盘厚度，简化组装过程，可有效降低成本，并提高续航效率。

但其缺点也很明显，电芯直接参与了车辆结构，一旦发生碰撞其危险隐患也较大。为此，特斯拉在电池包底部设计了一层集成蜂窝状网络。

据InsideEVs报道推测，这一设计可以吸收电芯产生的气体，在发生碰撞的时候也可以吸收物理冲击。而且，该结构将会是一个完整的铸件，可以兼作结构构件，提升电池组的整体刚度。

但目前并没有公开资料支持这种推测，等搭载4680电池的新款Model Y上市应该就能见分晓了。

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外援提升产能

特斯拉对2022的4680电池产能期待是100GWh，而其试点工厂的预计年产能目标为10GWh。而其到2030年的目标更是高达2000万台车，对应10TWh的动力电池需求。

显然，要想实现预期总产能，仅靠特斯拉自有的电池产能是远远不够的。

作为特斯拉的老牌供应商，松下是最早开始与特斯拉共研4680电池的企业。2021年10月，松下展示了这款电池的原型。

据日经新闻2022年1月报道，松下表示计划在日本投资约800亿日元（7亿美元）建造电池厂，预期最早将于2023年起为特斯拉生产4680原型电池。

报道还指出，松下将在日本歌山县的一家工厂生产4680电池，年产量约为10GWh，相当于为15万辆汽车提供电池。

2月，松下财务总监证实，松下正在翻新一个工厂为生产新型电池做准备，预计将会在4月开始试生产4680电动车电池。

就特斯拉的需求而言，这样的产能显然是不够的。

在此背景下，国内外头部锂电池供应商也开始加速推进4680电池产线建设。据称宁德时代、亿纬锂能、比克电池今年都将投入量产特斯拉4680电池。LG能源此前也证实正在开发4680电池。

4680+CTC技术的路线，无疑将大大优化特斯拉Model Y的电池性能。

那么同一天开工的宁德时代（上海）智能科技一体化电动底盘研制项目及瑞庭时代上海智能动力系统项目（二期）是不是4680+CTC技术的电池工厂呢？

鉴于宁德时代主动与特斯拉超级工厂背靠背的选址，双方的合作应该具有长期性和战略性。

最好的特斯拉电动汽车应该不远了。