從最早的1865到特斯拉Model 3的2170，再到最近“風(fēng)聲四起”的4680電池。特斯拉對(duì)于增加電池單體的這條路線，從未停歇。

隨著新款特斯拉Model S/X的上市，近日先是有海外媒體曝光4680電池在試制的電池包圖片，其后特斯拉更是在工人招聘的素材中放出了這款電池在生產(chǎn)線上工藝視頻。

這里有一件可以確認(rèn)的事，就是4680電池真的快來了。 但4680電池僅僅是“變粗變大”了嗎？無極耳電池又是個(gè)什么東西？ 我們和大家好好分析一下。 在電池日當(dāng)天，馬斯克第一次提到4680無極耳電池。 關(guān)于電池電芯的技術(shù)，提出了無極耳，不含鈷的高鎳陰極材料、原料硅陽極材料幾個(gè)特點(diǎn)。 我們一個(gè)個(gè)來說。 “極耳”這個(gè)詞對(duì)于大多數(shù)人一定是陌生的。事實(shí)上極耳是常規(guī)電池上不可或缺的一部分，電流必須流經(jīng)極耳才能到達(dá)電池單元外部的連接器，它是電芯中正負(fù)極引出來的金屬導(dǎo)電體。

在我們的日常生活中的手機(jī)電池、藍(lán)牙電池、筆記本電池等都需要用到極耳。 由“極耳”到“無極耳”的轉(zhuǎn)變，與特斯拉在電池方面的技術(shù)路線有著拆不開的聯(lián)系。 從1865到2170，特斯拉一直堅(jiān)持使用圓形電芯。這種本身運(yùn)用在數(shù)碼產(chǎn)品上的電池運(yùn)用到汽車上，至今特斯拉也是獨(dú)一份。特斯拉在創(chuàng)業(yè)之初確實(shí)沒有那么多的選擇。圓形電芯體積和容量不大，但優(yōu)點(diǎn)就在于電池的能量密度很高。

也正因這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，保留圓形電芯的設(shè)計(jì)就在特斯拉傳承了下來，所以接下來特斯拉的技術(shù)路線也就都圍繞著圓形電芯來展開。 一輛電動(dòng)汽車的電池包中圓形電芯數(shù)量很多，通過BMS來管理壓力實(shí)在是不小。且電芯數(shù)量多，包裝所占的空間也就更多。想要提升電池的容量，很簡(jiǎn)單，就是將電芯做大。

我們熟知的比亞迪的刀片電池以及寧德時(shí)代的CTP技術(shù)，雖然電芯并非圓形，但理念上也是想要將電芯做大。 做大圓形電池的電芯就要將電芯做粗，如若將電池的電芯平鋪開來，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)電芯做粗以后，若想保證發(fā)熱能夠有效控制，那么電池的直徑越大充電的速度就會(huì)越慢。而發(fā)熱無法控制的罪魁禍?zhǔn)拙褪俏覀兦懊嬷v的“極耳”。

電池充放電過程中電流必須一直沿著陰極或陽極流到極耳。極耳本身橫截面積有限，且電阻較大。所以在流出電池單元時(shí)，電阻也會(huì)隨著距離的增加而相應(yīng)提高，這也是充電發(fā)熱的緣由。 拿搭載在Model 3上的21700電池為例，它的卷繞長(zhǎng)度大約是1米長(zhǎng)，用極耳將銅箔上把電導(dǎo)出電阻大約為23 Ω，而且這么長(zhǎng)的銅箔為保證低的電阻，銅箔厚度必須在12微米以上（導(dǎo)電導(dǎo)熱需求）。目前可達(dá)到12微米且可量產(chǎn)的廠家只有松下一家。

說到這里，大家也就能理解為什么特斯拉在此前一直被松下“卡脖子”了吧。沒錯(cuò)，無極耳的思路就是為了擺脫電池廠商技術(shù)上的束縛。 特斯拉考慮問題的方式從來就是簡(jiǎn)單粗暴兩個(gè)字，既然你發(fā)熱，那我就干掉你。 在特斯拉的宣傳片中，我們能看到。它改變了傳統(tǒng)制造方式，將電池中的銅箔和鋁箔卷起來之后正負(fù)極集流體與蓋板或殼體直接相連。也就出現(xiàn)了這張廣為流傳的橫截面截圖。

這張截圖，外行看熱鬧內(nèi)行看門道。通過資料中對(duì)工藝的展示，我們偶然的發(fā)現(xiàn)，這與超級(jí)電容的裝配工藝極其的相似。這其實(shí)是一種“旋壓”工藝，可以將超級(jí)電容的鋁箔直接壓成這個(gè)樣子。形成這個(gè)樣子的好處就在于，可以將外部的金屬殼體與電芯直接激光焊接在一起。 聊到這個(gè)“旋壓”工藝，我們就不得不提到2019年5月份，特斯拉收購的一家叫做Maxwell的公司。Maxwell是一家超級(jí)電容器儲(chǔ)能及輸電解決方案開發(fā)商和制造商。也就是說，這家公司利用在超級(jí)電容上的技術(shù)幫助特斯拉完美的解決了無極耳電池的連接。

工業(yè)制造及成本方面來看，極耳本身是電池的額外的零件，增加了成本的同時(shí)也帶來了制造難度。相比之下，采用無極耳設(shè)計(jì)的電池可以簡(jiǎn)化制造過程，同時(shí)去除主要發(fā)熱部件，降低電阻。 取消極耳后成倍增大電流傳導(dǎo)面積、縮短電流傳導(dǎo)距離，并且大幅降低電池內(nèi)阻，減少發(fā)熱量， 延長(zhǎng)電池壽命。這意味電芯的密度可以更大，并且為特斯拉大電流快充方案的適配的天花板大大的提升。 聊過了無極耳，我們?cè)僬f說4680電池的工藝方面的“干法電級(jí)”。這項(xiàng)技術(shù)依舊是由我們之前提到的“Maxwell”賦能。 干法電極與傳統(tǒng)濕法電極的制作方法相比，核心技術(shù)在于電極擠壓時(shí)減少了溶劑。在電極配方上，它將少量的 PTFE 粉末原纖維化作為粘接劑，使正/負(fù)極材料能自支撐在擠壓中成膜成卷，從而實(shí)現(xiàn)去溶劑化。很好的規(guī)避了傳統(tǒng)漿料濕法過程中溶劑不穩(wěn)定，且省略了有毒的溶劑后續(xù)處理的問題。 對(duì)比使用了溶劑的濕法工藝 (負(fù)極/正極粉末與具有粘合劑的溶劑混合，將漿料涂覆在電極集電體上)。

干電池工藝具兩大優(yōu)勢(shì): 一是大幅提效， 電池具有更好的導(dǎo)電性。在《Dry Electrode Coating Technology》論文的放電倍率測(cè)試結(jié)果證明，同等條件下干涂層電極比濕涂層電極擁有更大的輸出功率，同時(shí)循環(huán)壽命更長(zhǎng)、高溫穩(wěn)定性更好、充電/放電效率更高，為快充賦能。 二是降低成本，濕法工藝需要用到電極涂覆機(jī)，且所需的烘干車間需要的規(guī)模非常龐大，且整個(gè)工廠對(duì)于無塵化的要求十分高。任何一粒灰塵掉進(jìn)電極中都可能造成短路。且有毒的溶劑需要使用烘箱進(jìn)行干化處理回收。這些設(shè)施和加工步驟全部取消，降低了非常可觀的成本。 馬斯克作為一個(gè)商人，降低成本這件事讓他心里樂開了花。

而最后電池方面的 “不含鈷高鎳陰極材料、以及原料硅陽極材料”方面，現(xiàn)在看來就沒有什么太大的新意了。從正負(fù)極材料配比作出調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化電池的性能，這是每家廠商都在努力的方向。 長(zhǎng)城汽車旗下的蜂巢能源、寧德時(shí)代也已經(jīng)在這個(gè)方向小有成果。 再回到這組圖片，第二張圖也與特斯拉電池日發(fā)布的信息十分相關(guān)。 特斯拉 把電池內(nèi)置到了車身，將電池平鋪在底盤上，和電池包的上蓋合二為一。誰也不會(huì)想到這么快特斯拉就做到了從cell to pack直接跳躍到了cell to body。 這種革新簡(jiǎn)單來說，就好比曾經(jīng)大家都在用打開后蓋可以更換電池的手機(jī)，突然蘋果推出了一款內(nèi)置電池的iPhone一樣，十分的跳躍。

得益于CTB以及無極耳電池優(yōu)秀散熱的結(jié)合，激進(jìn)的特斯拉直接將電池包內(nèi)的液冷冷卻管電池包內(nèi)其他結(jié)構(gòu)件全部都取消。 灌膠的狀態(tài)也恢復(fù)到了2170pack的第一個(gè)版本狀態(tài)，也就是全灌的形式。（2170后期改成只在電芯兩端灌膠，中間是空的） 這樣的設(shè)計(jì)，在表面上的優(yōu)勢(shì)在于可以節(jié)省空間放置更多的電池，續(xù)航也隨之提升。然而深層次來講，CTB的也增加了車輛的安全性。

第一、這樣的結(jié)構(gòu)使得車身本身的安全結(jié)構(gòu)可以同時(shí)保護(hù)乘客與電芯。圓柱體電池通過阻燃膠固定緊密結(jié)合起來后，整個(gè)電池包就好比一整塊厚度80毫米的鋼板，可以承受來自各方向的力，包括剪切力。 第二、由于電池連接的更加緊密，電池包的重量也更偏向于車輛的中心。這也就意味著新款特斯拉將擁有更好的極限情況下的操控。 第三、由于CTB的設(shè)計(jì)，減少了接近370個(gè)零部件，同時(shí)減輕車輛10%的整體重量。更輕的重量意味著，同樣條件下更好的操控和剎車距離。 在去年有關(guān)注到特斯拉電池日的小伙伴可能注意到，當(dāng)時(shí)關(guān)于特斯拉4680電池的報(bào)道更多的是停留在了提升的參數(shù)上，但并沒有獲得市場(chǎng)的信任。 電池發(fā)布日當(dāng)天，效果不及市場(chǎng)預(yù)期，特斯拉盤后股價(jià)一度下跌7.6%，市值縮水300億美金，約合2033億人民幣。股市的反應(yīng)更是體現(xiàn)出了大多數(shù)人對(duì)于特斯拉技術(shù)解讀的片面。

三個(gè)月的時(shí)間，隨著特斯拉一體式鑄造機(jī)的投入使用，到Model Y的車身后部一體成型的量產(chǎn)落地，再到4680無極耳電池以及CTB在Model S的量產(chǎn)。特斯拉這家公司“敢想敢干”的風(fēng)格，是它與傳統(tǒng)車企最大的不同。

如果一定要我們將特斯拉劃分到哪一類公司，我們認(rèn)為他更像是一家做電子產(chǎn)品的科技公司。有時(shí)像蘋果一樣顛覆汽車行業(yè)；有時(shí)像華為一樣務(wù)實(shí)鉆研工藝；有時(shí)也如同小米一樣，對(duì)“不實(shí)在的”國(guó)產(chǎn)電動(dòng)產(chǎn)品逐出局。

面對(duì)特斯拉這家公司極致效率的技術(shù)迭代，我們也不禁在心中劃上一個(gè)問號(hào)，究竟哪一家國(guó)產(chǎn)廠商在未來能有實(shí)力與之一戰(zhàn)呢？（智享新動(dòng)力）

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