一顆抵五顆的4680電池產量還不夠，特斯拉與電池廠的角力戰才正開始
進入2022年以來，電動汽車業備受關注的技術中，就有4680電池和CTC（電芯直接與底盤內建）。最新的消息是，特斯拉2月中旬宣佈已在位於加州的試點工廠生產了100萬塊4680電池。
目前各產業原材料價格暴漲，已經超出了很多企業的承受範圍，所以都在考慮降本增效。4680電池的出現，契合了提升里程、降低成本的訴求，很多電動車廠都在佈局。
不過，目前來看，4680電池還處於試生產階段，尚未真正進入大規模量產階段。如何提高良品率，跨過製造製程難關，將是未來的關鍵。
什麼是4680電池？
4680電池，最早是由特斯拉在2020年9月的“電池日”上發佈。所謂「4680電池」，簡單說，就是電芯直徑是46mm，高度為80mm的圓柱形電池。這是特斯拉研發的第三代電池，此前採用的是1865電池和2170電池。相比前兩代電池，4680電池是更大個的圓柱三元電池。
從原理上看，4680圓柱形電池的創新更多的是結構層面，不涉及材料體系。但從應用層面上，高鎳高矽才能發揮出4680大圓柱的優勢。
相比方形電池，4680圓柱形電池熱性能更優，內應力分佈均勻。目前，在正負極材料方面，各家4680沒有太大的差異，主要以「高鎳+石墨」、「高鎳+矽碳/矽氧」為主，這也是當前行業內其他形狀電芯的策略。
這也契合當下動力電池的發展趨勢，三元電池在材料端，開始走向高鎳低鈷/無鈷，這樣能降低成本和減少原材料短缺帶來的限制；在電池結構方面，從模組開始走向無模組方案，可以更充分地利用空間。
其實，這裡隱藏了一個問題，特斯拉為什麼選擇4680電池，而不是其他規格呢？
以一勝五，成本還更省
根據研究機構指出，4680實現了成本降低與體積降低（續航里程）的平衡。一方面，提高圓柱電池的尺寸，可以降低結構件等的成本，但降本的幅度會趨於平緩。
2020年9月，馬斯克曾介紹稱，4680電池的能量密度提升了5倍，續航里程提升了16%，輸出功率提升了6倍，並且成本還降低了14%。
另一方面，如果圓柱電池尺寸過大，空間的利用率就會降低，這就會降低電芯體積能量密度，進而會影響續航；同時，大電芯的散熱問題，一直是困擾電池產業發展的困難點。因此，在降本和續航的平衡上，4680被認為是一個「最優解」。
這裡特別需要注意的是，「最優解」指的是一個範圍，泛指大圓柱電池的尺寸，不止4860也包括4695等其他型號。
為了把實現4680電池，特斯拉採用了很多新技術，比如無極耳技術和電極乾法製程。這也讓它在製作製程上，遇到了極大的挑戰，其中電芯的一致性和量產問題，尤為突出。據瞭解，4680電芯相比2170直徑增大兩倍以上，容積是2170電芯的5倍，這帶來的結果是，電芯的生產過程中可能出現電芯容量，以及電芯內阻的不一致性問題。
與此同時，這也直接影響了電池良品率。芝加哥大學教授孟穎（ShirleyMeng）曾表示，在乾電極製造製程的大規模使用方面，馬斯克可能會經歷一次陣痛期。除此之外，在開始量產之前，需要進行一個相當漫長的設備微調過程，「電池生產本來就很困難，即使對有經驗的供應商來說也是如此。」
現實也確實如此。在早些時候，4680電芯的良品率僅為20%，在經過不斷的技術改良之後，良品率已提高至70%-80%。據瞭解，4680電芯的量產具有一定的難度，90%的良品率是實現量產的要求。
日前，一份某電芯企業專家交流的紀要顯示，截止到2021年11月，松下電池和LG能源的4680電芯的良品率在80-90%左右，寧德時代的良品率在80%左右，其他維持在70%左右甚至更低。
特斯拉製造100萬個4680電芯的消息，就是在這樣的背景下產生。
據業內人士測算，100萬個電芯僅僅能裝配1041輛Model Y，遠遠無法滿足當前的市場需求。但這則消息，預示著4680電池即將進入真正量產階段。
未來黑科技CTC（CelltoChassis）
在2020年9月的電池日上，特斯拉除了發佈了4680電芯外，還發佈了全新的整包封裝技術CTC（CelltoChassis），也就是取消電池包（Pack）設計，直接將電芯或模組安裝在車身上。馬斯克曾表示，採用了CTC技術後，配合一體化壓鑄技術，可以節省370個零部件，為車身減重10%，將每千瓦時的電池成本降低7%。
這也就意味著，電池既是能源設備，也是結構本身。CTC把電池組作為車身結構的一部分，連接前後兩個車身大型鑄件，取消原有座艙底板，取代以電池上蓋，座椅直接安裝在電池上蓋上。與此同時，CTC技術也並非僅適用4680電芯，同樣適用其2170電芯，預計未來還會相容其它尺寸電芯。
相比傳統結構，CTC無疑是物理層面的巨大創新。
傳統做法，是將若干電池單體（cell）組成模組（Batteries），若干模組構成電池包（Pack）。現今主流的CTP技術，是從單體到電池包（celltopack），跳過模組，直接組成電池包，增加空間利用率，進而提升能量密度。
從電池模組到CTP，再到CTC，背後反映的是電池系統內建化的趨勢。不過，CTC並非CTP的簡單延伸。CTP並沒有突破PACK本身，電池企業和專業PACK企業可以獨立完成開發。但CTC的出現，將突破PACK的限制，直接涉及到汽車底盤，是電池企業、專業PACK企業難以獨立開發的。
這帶來的結果，可能是商業模式和分工協作的重新調整，主導權逐漸向車企轉移。業內人士表示，CTP是電芯廠向整車廠奪回pack的產值，CTC則是整車廠向電芯廠搶話語權的手段。
CTC將改變電動汽車產業鏈分工，未來的產業趨勢將圍繞三個方面展開：一個是具備技術研發優勢的整車企業，將掌控更多CTC主導權；另一個是主打自動駕駛等以輕資產運營的整車廠商，將交由第三方主導CTC開發；還有就是，在第三方主導CTC開發情境下，底盤廠商將與電池廠商展開競爭合作。
同時，4680+CTC方案，將有利於電池廠大規模高效率生產標準化產品，主機廠主導應用設計，在後端話語權增加。未來，尚未與電池企業深度捆綁的車廠，可能會主動接受4680大圓柱電池。
隨著電動汽車的不斷演進，未來預料還會出現更多的「黑科技」。但新技術的落地，並非一蹴而就，需要一定的時機和節奏。誰能把握好它，就能在未來搶佔先機。
