《关于4680电池的信息分享》
和产业链朋友聊了聊， 关于特斯拉的4680电池，需要产业链的各个维度去更新，从目前来看，在磷酸铁锂内卷越演愈烈的行业现状下，高镍圆柱这个方向，是短期内破局的一个比较现实的做法。
4680的工艺优化已经进行了很久，这是特斯拉第一款自己生产的电芯，但在流水线及供应链选择等方面还存在一定难度。
Part 1 调研的内容
●良率问题
4680电池从2019年开始研究，最开始是松下和欧洲化学实验室提出的概念设计，基于全极耳的理论进行优化和改进。从这里面看，电芯开发和电芯制造存在脱节的现象，也就是说良品率的差异并没有反映在这张图上。
备注：4680的良率短期内到95%左右可能是一个很好的数字，对比一下，2170的良率可能在99%。
配图1.回到当初的4680的尺寸选择，
平衡的是成本降低和体积利用率（续航里程）
4680电池最初从实验室到早期的生产线，特斯拉从电池供应商这里吸收了不少的人才深入电芯领域，良品率从刚起来起步只有15%~20%左右。随着逐步工艺改进措施的提升，目前良品率已经逐步从80%开始进一步爬升到82%，预期在2022年初能实现88-90%。
◎从现实来看，八成的良品率下，4680电池大规模量产没有经济性。而2022年，即使达不到理想的良品率，特斯拉也需要大规模推进4680的落地。
◎从目前的现实来看，4680大规模量产的经济性设定了90%良品率的基准点。
●4680适用范围
特斯拉的4680首用，原计划是在柏林工厂的Model Y，但欧洲的推迟交付了。
从现在来看，欧洲和北美两边同时都在推进4680，柏林主要做Model Y；美国这边首先应用的也是Model Y。
随着未来良品率提升、成本下降，可能在model S和model X上使用。
配图2.圆柱电池的迭代发展
为什么4680会用在Cybertruck？目前来看，4680能量密度大，充放电性能优异。纯电动皮卡受众面主要是围绕北美地区的需求为主，目前Rivian和福特通用都在大规模推动两场，这个车型载荷、行使间距要求大，同时皮卡自身较重，所以对电芯要求比较高。也就是说在Model S Plaid上用18650和4680差异不大，但是在150kWh以上的Cybertruck上，能量密度带来挺大的差异。
●4680的外部供应商的进度情况
有点像之前大众定义590模组一样，这一次特斯拉给全球电池企业出了一份开卷考试。目前所有厂家都还在解决良品率和量产的问题，这里海外的包括松下，LG，SDI，国内的包括CATL，EVE，国轩，欣旺达，蜂巢。从4680的规格来看，电池样品的测试结果能反映电池未来的产品性能是怎么样，但4680要解决的是大规模制造问题，现阶段不同的电池企业比拼的重点还是看良品率，量产的电芯跟实验品、试制品是不一致的，所以对于特斯拉来说，解决了4680的设计，后面大规模替换电芯是很容易的。
备注：4680电芯标准化，其实是把主动权掌握在汽车企业手里面，也就是说定义的VW电芯、Volvo电芯甚至是丰田电芯，都不具备把电芯标准化的能力，也没办法推进全球的电芯企业在同一个擂台上一较高下。
●4680电池不同的技术路线
4680的需求只是约束了它体型的大小和全极耳设计方法。从目前来看，各个不同的企业都在评估不同的工艺。比如全极耳焊接工艺上面比较难，不同的路径可以用模切，用揉平，当前的实际的良品率和未来预期的都有差异。
4680构造和21700存在很大的差异，主要是围绕全极耳设计下的变化（集流盘），4680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——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）。
在焊接方面，整体封装的焊接工艺使得4680电芯的焊接周长和时间增加了（难度在于提高一次焊接的成功率或时间，对设备精度挑战较大），而4680电芯全极耳和集流体的留白空间有限，出现了热堆积效应影响一致性，当然这里可能出现跳过整体焊接方式。
◎从内部来看，采用鱼鳞涂覆技术之后当涂覆不均的时候，也会影响良品率。
◎从电池材料体系来看，松下使用的是NCA和下一代尝试的低钴材料，并且在日本和美国会部分进行。
配图3.松下的技术路线
*特斯拉第一代4680正极是比NCM811的镍含量更高NCM 91体系。
*LG目前在使用NCMA的正极。
●4680的缺点和优点
从目前来看，4680的缺点在于循环寿命，由于电芯大了，在适宜的运行期间也比21700差一些。当然最大的优势还是布置上的提高，4680先期在PACK阶段相较于21700提升在40%左右（体积），从重量来看，能量密度对比差不多在30%左右。
在良品率一致的前提下，以千克和瓦时来对比，单体电芯成本下降20%左右。从理想的Pack设计来看，可以让4680的电芯方式实现电池平台成本下降50%-60%，主要涉及电池系统制造成本+物料成本+整车的装配制造+物料。
核心还是能够实现电动汽车装配效率提升，节拍速度可以提高30%，通过设计使得在生产中很多零部件是省去的（电池上盖板、散热管路件，模组固定结构件、阀体）有些工位就直接取消掉了，这也是计算到成本里面的。
小结：这些内容还挺重要的，我后续会持续关注这个内容，把观察到的一些内容和大家做一些分享。
今天推送的第三条还有一个关于4680的视频分享，欢迎关注。
和产业链朋友聊了聊， 关于特斯拉的4680电池，需要产业链的各个维度去更新，从目前来看，在磷酸铁锂内卷越演愈烈的行业现状下，高镍圆柱这个方向，是短期内破局的一个比较现实的做法。
4680的工艺优化已经进行了很久，这是特斯拉第一款自己生产的电芯，但在流水线及供应链选择等方面还存在一定难度。
Part 1 调研的内容
●良率问题
4680电池从2019年开始研究，最开始是松下和欧洲化学实验室提出的概念设计，基于全极耳的理论进行优化和改进。从这里面看，电芯开发和电芯制造存在脱节的现象，也就是说良品率的差异并没有反映在这张图上。
备注：4680的良率短期内到95%左右可能是一个很好的数字，对比一下，2170的良率可能在99%。
配图1.回到当初的4680的尺寸选择，
平衡的是成本降低和体积利用率（续航里程）
4680电池最初从实验室到早期的生产线，特斯拉从电池供应商这里吸收了不少的人才深入电芯领域，良品率从刚起来起步只有15%~20%左右。随着逐步工艺改进措施的提升，目前良品率已经逐步从80%开始进一步爬升到82%，预期在2022年初能实现88-90%。
◎从现实来看，八成的良品率下，4680电池大规模量产没有经济性。而2022年，即使达不到理想的良品率，特斯拉也需要大规模推进4680的落地。
◎从目前的现实来看，4680大规模量产的经济性设定了90%良品率的基准点。
●4680适用范围
特斯拉的4680首用，原计划是在柏林工厂的Model Y，但欧洲的推迟交付了。
从现在来看，欧洲和北美两边同时都在推进4680，柏林主要做Model Y；美国这边首先应用的也是Model Y。
随着未来良品率提升、成本下降，可能在model S和model X上使用。
配图2.圆柱电池的迭代发展
为什么4680会用在Cybertruck？目前来看，4680能量密度大，充放电性能优异。纯电动皮卡受众面主要是围绕北美地区的需求为主，目前Rivian和福特通用都在大规模推动两场，这个车型载荷、行使间距要求大，同时皮卡自身较重，所以对电芯要求比较高。也就是说在Model S Plaid上用18650和4680差异不大，但是在150kWh以上的Cybertruck上，能量密度带来挺大的差异。
●4680的外部供应商的进度情况
有点像之前大众定义590模组一样，这一次特斯拉给全球电池企业出了一份开卷考试。目前所有厂家都还在解决良品率和量产的问题，这里海外的包括松下，LG，SDI，国内的包括CATL，EVE，国轩，欣旺达，蜂巢。从4680的规格来看，电池样品的测试结果能反映电池未来的产品性能是怎么样，但4680要解决的是大规模制造问题，现阶段不同的电池企业比拼的重点还是看良品率，量产的电芯跟实验品、试制品是不一致的，所以对于特斯拉来说，解决了4680的设计，后面大规模替换电芯是很容易的。
备注：4680电芯标准化，其实是把主动权掌握在汽车企业手里面，也就是说定义的VW电芯、Volvo电芯甚至是丰田电芯，都不具备把电芯标准化的能力，也没办法推进全球的电芯企业在同一个擂台上一较高下。
●4680电池不同的技术路线
4680的需求只是约束了它体型的大小和全极耳设计方法。从目前来看，各个不同的企业都在评估不同的工艺。比如全极耳焊接工艺上面比较难，不同的路径可以用模切，用揉平，当前的实际的良品率和未来预期的都有差异。
4680构造和21700存在很大的差异，主要是围绕全极耳设计下的变化（集流盘），4680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——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）。
在焊接方面，整体封装的焊接工艺使得4680电芯的焊接周长和时间增加了（难度在于提高一次焊接的成功率或时间，对设备精度挑战较大），而4680电芯全极耳和集流体的留白空间有限，出现了热堆积效应影响一致性，当然这里可能出现跳过整体焊接方式。
◎从内部来看，采用鱼鳞涂覆技术之后当涂覆不均的时候，也会影响良品率。
◎从电池材料体系来看，松下使用的是NCA和下一代尝试的低钴材料，并且在日本和美国会部分进行。
配图3.松下的技术路线
*特斯拉第一代4680正极是比NCM811的镍含量更高NCM 91体系。
*LG目前在使用NCMA的正极。
●4680的缺点和优点
从目前来看，4680的缺点在于循环寿命，由于电芯大了，在适宜的运行期间也比21700差一些。当然最大的优势还是布置上的提高，4680先期在PACK阶段相较于21700提升在40%左右（体积），从重量来看，能量密度对比差不多在30%左右。
在良品率一致的前提下，以千克和瓦时来对比，单体电芯成本下降20%左右。从理想的Pack设计来看，可以让4680的电芯方式实现电池平台成本下降50%-60%，主要涉及电池系统制造成本+物料成本+整车的装配制造+物料。
核心还是能够实现电动汽车装配效率提升，节拍速度可以提高30%，通过设计使得在生产中很多零部件是省去的（电池上盖板、散热管路件，模组固定结构件、阀体）有些工位就直接取消掉了，这也是计算到成本里面的。
小结：这些内容还挺重要的，我后续会持续关注这个内容，把观察到的一些内容和大家做一些分享。
今天推送的第三条还有一个关于4680的视频分享，欢迎关注。
4680圆柱电芯冲击电芯格局- 2022-1-12 16:21:00
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