特斯拉首批「4680」车辆来了？浅谈特斯拉电池技术迭代史

从Model S的18650再到Model 3的2170电池，特斯拉这位『插班生』竟一直走在电池行业前列，有时候甚至可以称之为电池标准风向标。2020年9月23日，特斯拉股东大会暨电池日活动现场，特斯拉率先发布了无极耳、硅负极、无钴技术加持的最新4680电池，如今，在各界的高度关注下，搭载4680电池的车型量产和交付日期也浮出水面。

今年2月份，特斯拉发布推文称在加州工厂生产了第100万块4680电池，这预示着4680的即将量产。果不其然，2个月后，特斯拉官宣准备向美国德州工厂附近的Model Y预订者交付首批配备4680电池的Model Y，据外媒Drive Tesla Canada报道，其起售价格为5.999万美元（约合38.1万元人民币）。

这再一次点燃了大家对4680量产车辆的期待，从18650到2170，再到如今的4680，特斯拉用在业内看来飞一般的速度在继续着自己的『三电革命』。当然，在一些消费者看来，从18650到4680，好像只是将5号小电池变成了2号大电池，也算不上什么黑科技，那业内为何如此看好，我们接着往下看。

■ 4680『神』在哪里？

很多消费者可能对电池的数字命名感到困扰，我们先来简单地了解一下其命名规则。以4680为例，它其实指的就是「直径」46mm、「长度」80mm的电池，其实4680的末尾还有一个0，代表的是「圆柱形」电池，但我们一般把它舍弃掉了。所以举一反三，后文我们会提到的1865/18650、2170/21700这类命名，大家便很好理解了。

好了，了解完命名规则，我们就来一起对这个体积膨胀数倍的『大块头』来个深度摸底，先看看官方是怎么宣传4680的，然后我们再看看特斯拉玩了哪些小心思。

5倍能量提升

4680电池直径和高度的增加，让其体积来到了2170电池的近5.5倍，但体积的增大让电池组中所需电池数量大大减少。举个栗子，同样的电池包容量下，18650需要7200多个电芯，2170需要4400多个电芯，4680只需950个电芯。

根据特斯拉的数据，4680单颗电芯的能量确实提高到了2170的5倍，但特斯拉也在这里玩了一个文字游戏，因为与『膨胀』的5.5倍体积相比，4680的单位能量密度并没有明显的提升。不过大体积也意味着4680电池在成组时，可以『切掉』大量辅材，在单位体积内放入更大容量的电池。因此相比之下，4680电池能让整车的续航里程有了16%的提升。

特斯拉声称，对于圆柱形电池而言，直径46mm是经过反复的试验模拟后，得到的能结合高能量密度和高功率密度的最佳选择。有知情人士称，特斯拉计划2022年第一代4680单颗电池容量为98Wh、2023年第二代为108Wh、2024年第三代为118Wh，这么看下来，未来标准续航版车型达到700km的续航不是梦。

6倍功率提升

马斯克之所以能在发布会现场宣扬4680电池的功率是松下2170电池的6倍，这主要归功于4680电池的核心改进——「无极耳」工艺。

如果各位小时候像我一样皮，因为好奇心拆过电池，那么就会发现，圆柱形电池的制造方式和卷纸一样，是一层层裹起来的，然后再分别在正负极放上一个极耳，放电充电时候，电子都从极耳经过。上图是18650和2170电池的横切面，但4680比这大多了，所以随着电池体积增大，内部卷纸也越来越『厚』，有些电子就需要赶很长的路才能来到极耳，这个时候，电池的充放电效率便会受限，并且会因更大的内阻而产生更大的热量。

特斯拉一看，那我不如不要传统意义的极耳了。于是4680在工艺上，直接把原来正极负极连接处的胶减掉了，焊接上采用激光技术，电子进出不用再绕路，出门就回家，开心又潇洒。于是这种「到处都是极耳」的工艺便被称为「无极耳」技术，对于这种工艺，业内也有专家称其为「全极耳」，妥妥的『无招胜有招』。

从原理上看，4680电池的创新更多的是结构层面，不涉及材料体系。在焊接上，4680采用了更先进的激光技术，并且正负极添加了PVDF涂层，采用更多的铝箔和铜箔来保护电极材料。除此之外，4680电池还具备硅基负极、干正极等亮点技术，这让4680不仅实现了高效的充放电效率，让其可以实现15分钟从10%的电量充到80%，还顺带解决了发热量过大的问题，保证了电芯安全。

成本降低56%

我们在前面也有提到，由于电池组所需电池数量下降，金属外壳占比降低，结构件和焊接数量也显著减少，所以4680的成本相比2170电池降低了14%。另一方面，更少的电池数量也让BMS（电池管理系统）对于电池的监测和状态分析更为简单，开发成本也可以相应降低。

根据特斯拉在电池日公布的资料显示，特斯拉有信心通过4680等创新科技将单位成本下降56%，电芯设计占14%、电芯工厂占18%、负极材料5%、正极材料占12%、电芯底盘集成占7%。如果能按照设计目标实现量产，那么对于消费者是重大利好消息。

总的来看，无论是能效还是成本，4680比起『前任』们都是更加优秀的，这也是特斯拉未来会强推4680的主要原因。4680电池的到来，确实能够更快地实现特斯拉『2.5万美金以下的整车』的企业愿景，那么问题来了，消费者有必要第一时间『上车』吗？

■ 首批车主 or 等等党？

4680这么香，消费者一定会更关心『我是做首批车主 or 等等党』。别急，我们做了一些数据分析，希望给到大家一些参考。

续航长了吗？

我们先来看一组数据，早在今年2月份，推特上一位特斯拉研究者@Troy Teslike就爆出了特斯拉在2022年-2024年对于4680电芯的性能升级规划：2022年量产的第一代，单颗容量98Wh；2023年量产第二代，单颗容量 108Wh；2024 年会来到第三代，单颗容量 118Wh。

按照Troy的预测，今年的4680电池的电芯容量为98Wh，那么它的「体积能量密度」大概是 737wh/L，是略低于现款2170电池778wh/L的数值的，但在2023年之后，4680的电芯容量会实现实质性的提升。不过今年4680电芯的「重量能量密度」已经超过目前的2170电池，达到 276Wh/kg。

结论：在能量密度方面，2022年的4680电池对比目前的2170电池并没有明显优势，但在CTC技术（电池包成为车底盘结构的一部分）的加持下，续航或有小幅提升。

充电快了吗？

但大家不要忘了，凭借「无极耳」等一系列改进创新的工艺，4680电池在充放电效率上有质的提升。目前特斯拉最新的超充技术为Supercharger V3，其峰值功率为250kW，在当下业界仍处于顶尖的水平。早在2021年6月，马斯克就曾表示V的功率将会进一步增加，预计会有280kW、300kW和350kW的版本。

而近日就有外国网友的爆料，特斯拉在北美的V3超充桩峰值功率将在今年晚些时候从目前的250 kW增加到324 kW，并且更高功率的V4超充桩随后也将到来。

结论：在充电效率方面，尤其是Supercharger V4出来之后，4680电池的优势将会进一步体现，为车主的日常使用体验带来明显的提升。

价格低了吗？

最后一点，因为搭载4680的车型都用到了特斯拉最新的CTC技术和前后两段一体式压铸机，这三大黑科技的目的都是「降本增效」，所以得益于优秀的成本控制，搭载4680电池的车型价格可能会同步降低。以之前曝光的员工邮件来看，美国德克萨斯州奥斯汀工厂生产的4680标准续航版Model Y的起售价格为5.999万美元（约合38.1万元人民币）。

目前第一批新车疑似仅向员工交付，5.999万美元（约合38.1万元人民币）的价格相比美国官网在售的入门车型（Model Y长续航AWD版）6.299万美元（约合40万元人民币）的价格也已经便宜3000美元（约合1.9万元人民币），虽然看起来比国内的起售价还是高出不少，但是需要明确的是，北美销售的Model Y的入门车型便是双电机的四驱版本。

结论：我们有理由相信，未来如果搭载4680电池的车型进入国内，那么大概率还是Model Y，同时在价格上会比老款的同配置有一定程度的降低。

一路看下来，抢做4680的首批车主貌似不算『韭菜』，但需要提醒的是，因为特斯拉和宁德时代的动力电池订单签到了2025年，国产特斯拉Model 3和Model Y的标续车型仍会配套宁德时代的「磷酸铁锂」电池，而长续和高性能车型则会继续配套韩国LG的「三元锂」电池；同时4680电池的产能以及良品率还在爬坡，开篇的100万块电池下线看着很唬人，但就算良品率100%，这数量顶多也就装1000台Model Y，塞牙缝都不够。综上所述，4680大概率是没有那么快来到国内的，所以这一波啊，这一波是『等等党』的胜利！

■ 浅谈特斯拉电池进化史

上文我们也提到，4680电池已经是特斯拉电池进化的第三个阶段。在此之前，第一阶段的斯拉采用的电池为18650，和我们现在使用的充电宝内部电池一致，现在小牛电动车也依旧采用18650，而第二代电池是2170电池，第三代电池便是现在的4680电池。

初代开局：18650电池

可以说，特斯拉的发家和18650有着密不可分的联系。之前有看过我们的通用新能源史的朋友一定记得， 当年通用EV1项目失败之后，几名通用研发工程师出来创业造出铅酸电池车T-Zero，后来T-zero将「铅酸电池」换成了「18650锂电池」，续航里程达到了惊人的480km，于是众人大喜过望，直接成立了一家新的电动车公司，于是特斯拉诞生了，其旗下的首款产品Roadster便开启了特斯拉为期9年的18650之路。

优势：18650是当时商业化最早，其在常规电子产品上的应用极为广泛，生产自动化程度最高，成本相对较低的一种动力电池，并且多年经验积累让其良品率和一致性有较高保证。所以18650毫无疑问地成为了特斯拉的『开局装备』之一。

不足：18650并非专为电动车的驱动电池而生，电池成组后的能量密度并不高，而且因为体积小，电池组动则5000+的数量让BMS（电池管理系统）的管理工作更复杂。

代表车型：特斯拉第一代Roadster、Model S、Model X

二代进阶：2170电池

随着特斯拉对续航提升和成本降低的诉求越来越高，2017年，特斯拉与松下联手开发的2170电池面世，由特斯拉 Gigafactory 超级电池工厂生产，并在Model 3上面完成了首次搭载。马斯克曾自信地表示『这款电池（2170）将会是全世界最高密度而且最便宜的电池』，可见2170对比18650有了长足的进步。

优势：相比于18650电池，2170电池组的整包能量密度得到进一步提高，同时2170电池新增的多极耳也让其充电速度更快。当然因为体积的增大，2170电池可以用更少的电芯组成相同容量的电池包，BMS的控制管理和保护算法更简单了。

不足：虽然体积尺寸上增大稍微改善了18650电池的不足之处，但2170电池最大的不足同样在于能量密度上，与方形电池相比还有些许差距，只能算是4680的过渡产品。

代表车型：特斯拉Model 3、Model Y

三代进化：4680电池

其实在2170电池才『上车』的时候，特斯拉就已经在为4680做准备了。2017年与「锂电池先驱」Jeff Dahn建立了研究伙伴关系，共同探索最合适的电池尺寸，并于2020年提出了「无极耳」的设计方案，于是就有了本文的主角——4680电池。

优势：4680中的46，是特斯拉探索出的续航提升和降低成本的最优解，这一点得到了大部分业界同行的肯定。同时，4680电池在负极的石墨中加入了硅，进一步提高能量密度和充电速度，体积的增大和「无极耳」设计的加入，让BMS的控制管理大大简化，制造成本再创新低。

不足：高镍会让电池内部更加活泼，控制单体热失控发生率是一项考验。其次，4680目前的良品率和产能还在爬升阶段，实现大规模量产还需时日。

代表产品：未来的特斯拉Model Y、电动皮卡Cybertruck、电动卡车Semi

■ 邦点评

从一体式压铸、CTC电池封装，再到4680电池的到来，特斯拉让我们看到了敢为人先的创造力和执行力，这也是特斯拉能领跑行业的内核驱动力。尽管已2年未上市新车型，但很明显，特斯拉一直在为其旗下的产品武装最新的科技成果，以『加量降价』的强劲竞争力，倒逼整个汽车行业不断进步。从最不被华尔街看好的一家公司，特斯拉『积小流以成江海』，一步步成长为行业巨头，这背后的哲思或许值得所有车企学习。