特斯拉4680的美梦与现实超充场景才是大圆柱的未来

　　特斯拉公司连同CEO马斯克备受推崇，但凡他看重的技术，国内很多人一窝蜂地抄作业的。无论是一体化压铸车身，还是夏天晒得要死的大玻璃天幕都有很多企业学着跟进。具体到动力电池领域，行业对特斯拉4680大圆柱电池更是趋之若鹜。

　　从2020年9月22日，特斯拉在电池日上关于4680大圆柱的几张PPT开始，2023年10月干法正极才进入C样，今年Q2财报会议，提到开始量产双干法4680的消息，且少量装车搭载CYBERTRUCK这款特斯拉最贵车型。特斯拉4680生产不顺，良率不高、效率上不去、成本下不来，自己做比买还贵！整整五年过去了，马斯克也终于领教了电化学工程的难度。

　　笔者今年以来遍访锂电池产业一线迟迟难产的秘密。直到见到云山动力董事长袁定凯，这位从业23年的锂电老兵帮我解开了心中谜团。马斯克可能点错科技树了，4680大圆柱电池真正的应用场景是超充，走功率型电池路线，而不是能量型技术路线五大优点与特斯拉的美梦

　　大家最熟悉的圆柱锂电池型号是18650，最初被运用于消费电子产品中，随后扩展至电动工具。在特斯拉发展初期，由于市面上没有专为电动汽车生产的电池，也不得不采用该型号电池作为动力源。

　　在乘用车领域，在体积、安全、续驶里程等多维度约束下，18650显然小了，后来21700稍微好一点，还是太小了。比如一款装75KWh的纯电动汽车大约需要7000个18650电池，即使是21700电池也需要4400个。随着电动汽车的普及，需要更加适合车用的电芯，将电芯做大是简单粗暴高效的做法。

　　一，圆柱大型化可以提高成组效率，弥补小圆柱电池成组效率低的不足。目前行业内主流圆柱形电池（18650/21700）的模组成组效率约为87%，系统成组约为65%；而方形电池则分别为89%和70%，相较之下圆柱电池成组效率明显较低。但是在圆柱电池直径变大后，差距有所缩小。动力电池支架板和集流片的孔径变大，相应重量减轻，此外，动力电池包中电芯数量的减少可以减少结构件用量，在提高电池能量密度的同时提高成组效率。

　　二，从安全角度来说，大圆柱电芯搭配全极耳技术，可以显著解决散热问题，有效提高了安全性。由于大圆柱电子流通路径缩短，电池发热量有望明显下降。同时全极耳设计增大了极耳端面的散热面积，增强电池的热稳定性；能有效提升倍率性能：全极耳设计降低电池内阻，提高电子流动速度，提高快充性能；大圆柱成组接触面是线性接触，遇到单一电芯出现热失控问题时，对其他电芯的蔓延也很慢；另外圆柱电池中间可以做蛇形管散热，而方形电池呢，只能在底部散热，所以方形的散热面积小，圆柱的散热面积大，理论上可以做到零热失控。

　　三，从标准化角度出发，大圆柱对电池企业更友好，反正是标准化产品，降本提效生产出标准品来就好了，怎么使用，怎么组合是应用端的事了，只是对BMS控制等有些要求，这对大部分传统车企是障碍，但对特斯拉等造车新势力来讲是优势。由于标准化程度高，4680电池可作为一种“结构电池”，灵活运用于各车型的CTC设计，还可通过一体化压铸协同降造成本，实现“极限”制造。另外大圆柱电池的设计制造乃至于回收都可以做到标准化，并且它在全生命周期里面结构稳定，电池之间零应力。圆柱电池在使用开始到结束的时候一如既往没有变化。

　　四，价格更便宜，圆柱电池尺寸从21700升级到4680，电芯体积增加448%，而表面积仅增加180%，这表明随着圆柱电池直径的增大，结构件质量占电池包总重量的比例下降，大圆柱电池的电池能量密度将有所提升，从而降低电池单Wh生产成本。从21700圆柱电池升级到46800大圆柱可以降低14%的单位生产成本。

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　　五，由于大量圆柱电芯组成粘接紧密的蜂窝状结构后，可以提供优秀的总体刚度，同时还有充足的电量，所以这种构型将会是高档纯电动轿车的首选。同时如果整车电池组使用小圆柱的话，由于数量多，控制复杂，对车企的BMS技术要求较高，大圆柱路线可降低BMS控制难度，同样75KWh的车，一个7000个，一个只需950个，当然越少越好控制了。

　　可见，4680大圆柱路线是完全利好特斯拉的，也难怪马斯克对此情有独钟，从2019年开始，五年来特斯拉为该项目年投入了超30亿美元（合200多亿人民币）是特斯拉罕见的巨资项目。马斯克原计划通过4680电池的研发与应用，掌握产业链主导权后，再通过专利授权方式，在世界各国授权制造，复制一个电池界的“可口可乐”模式，实现完美的盈利微笑曲线。

　　很显然，目前这个美梦没有实现。特斯拉4680大圆柱电池的生产过程，面临包括良品率、工艺复杂性和供应链整合等问题，影响了电池产量和制造成本。

　　按照技术采用生命周期理论分析，新能源汽车已经连续跨越2.5%的创新者、13.5%的早期使用者两个阶段以及死亡之井，进入新的早期大众阶段（34%）。这个阶段的人群只关心需求，不关心技术。所以，相对于现有产品，新技术必须有明显优势，并被反复验证是稳定可靠的，他们才会购买。到了这个阶段，也就进入了新能源汽车的攻坚克难阶段，交通电动化、智能化趋势都看明了，也体验到了。

　　根据《中国高压快充产业发展报告（2023-2025）》，充电慢、充电不便是消费者选择购买纯电动汽车的主要顾虑。里程焦虑是个伪命题，补能焦虑才是真问题，插电式混动与增程式车型销量猛增从侧面印证这种焦虑真实存在。这几年，每逢五一、国庆等重大节假日，高速公路服务区的充电区域都排长龙。目前安装配套的直流快充桩功率普遍低于60KW，且数量不多，导致每台车的充电时间都在一小时以上，无法满足用户快速补能需求。

　　为了提高充电效率，缩短充电时间，行业提出了超充来解决充电慢的痛点，可以实现10分钟从10%充到80%，能够快速补能，像加油那么快的超充就成为香饽饽。特斯拉、华为、蔚来汽车、理想汽车、极氪汽车等公司，都正在加速构建800V超快充网络。颇受关注的是，宝马和梅赛德斯-奔驰也计划以50：50的股比在中国成立合资公司建设运营超级充电网络。除了车企，超充赛道还吸引了中石油、中石化、国家电网等跨界者入局。今年以来各主流车企的旗舰、次旗舰车型大多已经升级至800V高压电气架构。

　　800V高压平台有助于大幅提高充电功率，缩短充电时间，在一辆车同等装车电量下，比400V平台单个电芯的容量下降了一倍多，而且随着超充网络建设越来越完善，单辆电动汽车装电量还可以再低一些。这样就对电芯的充放电倍率提出了更高要求，电芯性能特征从能量型转向功率型。

　　4680大圆柱全极耳电池因设计特点，在快充乃至超充这个应用场景上有明显优势，但目前特斯拉主导的4680系列大圆柱工艺，因汇流盘与极柱连接面积限制，快充性能未完全释放，电芯性能做不到真正的功率型，基本可以判断这条工艺路线上是存在严重缺陷的。

　　云山动力创始团队在行业老兵袁定凯带领下，对电化学机理与市场应用场景有着深刻理解，凭借在锂电池领域的深厚技术积累和产业化经验，发现了特斯拉4680的不足，及时对46系列大圆柱电池技术、工艺、装备进行改进调整，解决了特斯拉4680虽然体积大了，容量大了，但高压快充能力依然欠缺的问题。拥有60余项相关专利，是国内大圆柱电池专利体系最完整的企业之一。

　　云山动力最新研发的46系列大圆柱超充电池，可以实现工况下6C充放电，极限情境下10C充放电，可实现10分钟充电且温升控制在20摄氏度以内。公司开发的超低温电池可在低温-20℃下充电，-35℃下放电，以其独特的电池设计和工艺端大幅革新，实现了能量密度、快充性能、安全性、生产良率及成本的极限平衡，引领电池技术向更高效、更安全、更经济的方向发展。

　　云山动力把4680从能量型电池带上高低温都可以适应的功率型电池领域，完美匹配高压快充乃至超充，应用场景不仅仅限于乘用车，商用车、特种车、叉车、甚至基站电源等领域。可以少装电池、高频运营。

　　在本文完稿之际，又传来特斯拉4680采用了干法电极，特斯拉4680又走到了最终一跃的前夜！

　　笔者与云山动力董事长袁定凯以及很多行业同仁，都亲身经历了中国新能源汽车换道赛车的过程。

　　在这个世界上，无论是中国的还是外国的，我们都应一视同仁。无论我们来自哪个国家，特斯拉也好，云山动力也好，都是在为加速世界向可持续能源的转变，为人类可持续发展做出应有的贡献。

　　（本文作者顾国洪，《电车商业研究》主理人，中国唯一担任过新能源汽车三电头部企业高管，又回归高校做产业研究的实战派专家。中国汽车工程学会汽车经济发展分会副主任委员。）