近日，特斯拉弗里蒙特 4680 电池试点工厂产量突破 100 万的消息引起业界广泛关注，这意味着特斯拉在 4680 电池技术壁垒上取得了重大突破，同时也意味着距 4680 电池的大规模量产又进一步。本文整理了 4680 电池的技术创新、量产难点等多方面的信息以及最新进展，可以帮助读者快速建立对 4680 电池的了解和认识。

性能“逆天”的 4680

4680 电池是一种直径 46mm、高 80mm 的圆柱体电池（经研究，对于电池来讲，能量密度提升时，功率密度会下降，直径 46mm 是圆柱电池兼顾高能量密度和高功率密度的最优选择），较一代的 1860 圆柱电池和二代 2170 圆柱电池主要有以下优势：

电池组能量密度提高

4680 电池直径和高度的增加，使电芯厚度增加，曲率降低，空心部分更大，内部活性物资的容量随之增大，从而导致电池组中所需电池数量减少（一代的 1860 圆柱电池需要 7200+ 个电芯，二代 2170 圆柱需要 4400+ 个电芯，4680 电池仅仅只需要 950 个电芯）金属外壳占比减少，正极、负极等材料占比增加，单颗电芯的容量提高（5 倍于 2170 电池）。有知情人士称特斯拉计划 2022 年第一代 4680 电池容量为 98Wh、2023 年第二代电池容量是 108Wh、2024 年第三代电池容量是 118Wh。

电池组功率输出提升

4680 电池创新的采用了全极耳技术（传统电池只有两个极耳，分别连接正极与负极，全极耳是直接从正极/负极上剪出极耳，缩短了极耳间距，增加了极耳面积），使电池电流通路变宽，内阻大幅减少，内部损耗随之降低（电池内部损耗功率与内阻的平方成正比），进而大幅提升了电池功率（6 倍于 2170 电池）。

电池组安全性提高

圆柱电池热量多从极耳出散出，4680 电池的全极耳结构增加了热量传输通道，大大改善了散热效果（只有传统圆柱电池的 20%），增强了电池的热稳定性，从而提高了电池组的安全性。

续航里程提升

除了电池能量密度提高，由于 4680 电池尺寸更大、结构强度更高，可以配合特斯拉 CTC 技术，既节省了空间又减少了重量，在双重作用下，特斯拉车辆的续航里程也得到提升（相比 2170 电池续航提升 16%）。

电池组成本下降

由于电池组所需电池数量减少，金属外壳占比减少，结构件和焊接数量也显著减少，成本随之下降（相比 2170 电池降低 14%）。另一方面，由于 电池组中电池数量的减少，BMS（电池管理系统）对于电池的监测和状态分析更为简单，开发难度也可以相应降低。

4680 的“阿喀琉斯之踵”

特斯拉电池的优点虽多，但在工艺上存在难度，良品率较低，弗里蒙特工厂试制的 4680 型电池起初的良品率仅有15%~20% 左右，到 2021 年，合作商松下电池和 LG 新能源将 4680 电芯的良品率提升到80%左右，而在最近的2022年1月22日的产品检测里，特斯拉弗里蒙特工厂 14 条试生产线的 4680 电池良品率最终达到了 92%，勉强符合量产最低标准（通常来说，动力电池大规模应用的良品率基准线为 90%，如果良品率在 80% 以下 ，则大规模量产没有经济性 ）。

良品率较低的原因和 4680 电池的整体结构不无关系，其整体结构是：一层隔膜，两端分别有一层铜箔和铝箔做负极和正极，但膜在卷绕过程中容易发生正负极微短路，当自放电流大到一定程度，就会产出不良品；从电池内部构造来看，采用的鱼鳞涂覆技术在涂覆不均的时候，也会影响良品率；此外全极耳与集流盘或壳体的连接需要采用面焊技术，相较于传统两个极耳的点焊，焊接工序和焊接量都变多，激光强度和焦距不容易控制，易焊穿烧到电芯内部或者没有焊，造成产品不合格。

堪用，但远不完美

自从在 2020 年 9 月份的“电池日”推出 4680 电池以来，特斯拉就开始在美国加利福尼亚州弗里蒙特工厂试制，目前特斯拉的合作厂商也在解决良品率和量产的问题。

特斯拉的老朋友松下 2021 年在日本建立了一条生产 4680 电池的测试线，并将于今年 4 月开始试生产；LG 化学也在2021 年开始建设 4680 电芯试生产线，组装和电镀设备已经安装完毕，计划在松下大规模生产 4680 电池之前完成试产，量产最早预计在 2023 年。

国内电池巨头宁德时代投资 4.4 亿美元的智能科技一体化电动底盘研制项目及智能动力系统项目（二期）日前在上海特斯拉超级工厂旁正式开工，不知是否在为特斯拉上海工厂装配 4680 电池做准备。据悉宁德时代共规划了 8 条 4680 产线，目标年产能 12GWh，计划从今年开始大规模生产。除宁德时代外，亿纬锂能、比克电池、蜂巢能源等多家国内电池企业也在积极布局 4680 电池，但并未确认与特斯拉达成合作。

可用，但不是都要用

马斯克曾表示不是所有特斯拉车辆都需要 4680 电池，例如 Model 3 由于车身尺寸问题，被部分工程师认为不适合装配 4680 电池，得州奥斯汀工厂生产的 Model Y 将率先搭载 4680 电池，考虑到 Cybertruck 和 Semi 的性能需求，很大程度上也会优先使用 4680 电池，未来随着良品率提升、成本下降，Model S 和 Model X 也可能会搭载 4680 电池。

特斯拉，仍需努力

按照特斯拉的规划，4680 电池的年产量在 2022 年要达到 100GWh（可以满足约 150 万辆电动汽车的电池需求量），在 2030 年达到 3TWh 的年产量。

目前特斯拉弗里蒙特工厂制定了 10GWh 的 4680 电池试生产产能；得州超级工厂规划的产能是弗里蒙特工厂的数倍，目前得州工厂 4680 电池生产线已经安装到位，特斯拉还将在该工厂旁新建一座电池阴极工厂以提高产能，未来得州工厂 4680 电池年产能有望超过 100GWh；柏林超级工厂的 4680 电池厂房部分已经封顶，内部仍然在建设当中。

目前来看，特斯拉投入 4680 电池量产后，前期仍需要着重于提升良品率（2170 的良品率约在 99%，专业人士认为4680 短期内达到 95% 左右是一个很好的数字），加之得州工厂和柏林工厂正式投产时间待定， 预计 4680 电池开始的量产节奏不会很快 ，在特斯拉 2021 年 Q4 财报会议上，马斯克也称 4680 的当前目标是降低成本和提升效率。

后期其它两个工厂投产后，4680 产能爬坡速度可能会迎来快速增长，届时，特斯拉车辆的产能必将进一步提升，成本进一步下降，一辆“2.5 万美元”的特斯拉或将成为现实。