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特斯拉死磕4680電池五年多,最終低調敲響了退堂鼓。
韓國正極材料生產商L&F最早走漏風聲,公告顯示,L&F與特斯拉簽訂的高鎳正極材料供貨合同金額從29億美元縮水到7386美元,減值超99%。這種砍單行為,幾乎等同于項目黃了。
雙方在2023年2月簽署為期兩年的供應合同,訂單金額相當于L&F年營收的四倍,堪稱天上掉餡餅,沒想到餡餅掉了一半,又飛回去了。
L&F的高鎳正極材料為特斯拉4680電池定制,是特斯拉“低成本電池-廉價車型”計劃的關鍵環節。此后,特斯拉4680電池一直處于“停工”和“量產”的薛定諤狀態。
隨著核心供應商意外爆料,特斯拉雄心勃勃的計劃似乎走到了盡頭。
Cybertruck不背鍋
4680電池功虧一簣,直接原因似乎指向Cybertruck的銷量滑鐵盧。
按照特斯拉的規劃,Model 3車型以磷酸鐵鋰為主,Model Y/S/X采用含鎳錳的三元鋰電池,Cybertruck和Semi則用高鎳正極的三元鋰電池。
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特斯拉電池日披露的三種電池方案
一般來說,電池正極的鎳含量越高,對應能量密度就越高,續航表現越好。用于Cybertruck和Semi這種又大又重的車型上,可謂棋逢對手將遇良才。
但在電池研發過程中,基于NCM811(即鎳鈷錳按8:1:1配比)的第一代4680電池能量密度不達預期,充放電能力也格外拉垮,導致率先嘗鮮的Model Y出廠即絕版[1]。
于是,特斯拉找到了前文中的材料商L&F,后者早早將9系高鎳電池商業化,正極產品的含鎳量可以做到驚人的95%。隨后,特斯拉第二代4680電池采用9系高鎳正極,提高了能量密度,沒想到Cybertruck的銷量出了問題。
按照海外網友細心計算,從2023年下半年投產開始算起,Cybertruck總交付量徘徊在5萬輛附近[2]。
而按特斯拉的口徑極端假設,刨除Model 3/Y的銷量,把去年“其他車型”的50850輛全部算做Cybertruck,距離馬斯克“每年銷售25萬輛”的目標也相去甚遠。
Cybertruck既沒承接Model Y的走量任務,也沒成為特斯拉的盈利支柱,銷售還要借助內部關聯交易。Electrek報道的標題諷刺意味十足[3]:SpaceX購買了數千萬美元的“特斯拉賣不出去的Cybertruck”。
原因不難理解,2019年Cybertruck發布,馬斯克給出的價格區間是3.9-6.9萬美元,最高配的三電機全驅版EPA續航高達800km。
結果2023年底正式上市時,定價大幅上漲,高配版定價從6.9萬美元漲到了9.9萬(目前11.49萬),續航卻大幅縮水,市場表現可想而知。
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Cybertruck商業化失敗的直接原因,大概率是宣傳和量產版本在續航和價格上的明顯落差。而續航和價格對應的“能量密度”與“生產成本”,似乎又指向了4680電池本身。
五座大山
特斯拉4680電池最初公布于2020年“電池日”,目標很簡單:單體能量密度提高5倍,續航提高16%,功率提升6倍,每千瓦時成本下降56%。
4680電池顧名思義,指直徑46毫米、高度80毫米的圓柱形電池,2170電池則是直徑21毫米,高度70毫米。相比后者,4680電池體型更大,容量更高,同樣的電池包電芯數量更少,節省電芯部件。
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2170電池與4680電池
但僅僅是形狀變化,很難達到馬斯克單位電池成本降低56%的目標。按照特斯拉的規劃,這個數字14%靠設計、18%靠生產、17%靠正負極材料(5%負極、12%正極)、7%靠電池與車身集成技術。
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理想狀態下,4680電池還需要攻克三個環節:
一是全極耳(特斯拉叫無極耳)。極耳是連接電池正負極的金屬導體,相當于充放電的橋梁。傳統極耳設計類似獨木橋,電流只能在狹窄的通道里運動。當電池尺寸增大,正負極極片加長,極耳距離變遠,電子傳輸路徑會變長,充放電效率下降。
全極耳就像高速公路,在極片末端形成極耳,卷繞后與殼體直接相連。接觸面積變大,電子路徑縮短,內阻減小,充放效率迅速提高。
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傳統極耳設計和全極耳設計
二是正負極。簡單來說,正極鎳含量越高、負極硅含量越高,對應的能量密度就越大。因此,特斯拉的方案是“高鎳正極+摻硅負極”。
考慮到鈷價漲勢驚人,去鈷留鎳是大趨勢。負極采用石墨摻硅,既能提升續航,理論上又能降低成本。
三是電池生產環節的干法電極。目前主流的濕法工藝是將正/負極材料、導電劑和粘合劑混合在液態溶劑中,再涂覆到金屬箔片上,烘干制備成電極,費電也不環保。
干法工藝是非常馬斯克式的思路:既然要“先弄濕再烘干”,為什么不省去“弄濕”環節,混合物成膜后直接壓在箔片上,制成干電極呢?
因此,只是把電池尺寸從“2170”升級到“4680”非常簡單,特斯拉實際上要做的是“尺寸+全極耳+高鎳正極+摻硅負極+干法電極”五件事,既要大幅提高能量密度,又不能辜負馬斯克降本狂魔的人設,主流評價是[5]:只有特斯拉敢這么造電池。
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馬斯克心滿意足的電池降本曲線是紅色那條
從2020年公布至今近六年,星艦試飛了十次,特斯拉FSD迭代了四個大版本,但4680電池需要翻過的五座大山,目前只翻過了三座。
跨越式路線太難
去年4月,馬斯克高調慶祝4680電池成為特斯拉“每千瓦時成本最低的電池”,同時不忘陰陽怪氣一下供應商。電池制造總監Michael Guilfoy趁勢添火,宣布干法電極工藝“年內全面投產”[4]。
結果八個月后,L&F的一紙公告揭開了殘忍的事實:完全體的4680電池依然是超綱難題。
4680電池迭代到第二代,基本實現了“大電芯+全極耳”的設計,但摻硅負極和干法電極始終不見明顯進展。
第一代4680電池負極基本不含硅,第二代含硅量雖然有所提升,但遠未達到20%的設計目標。
現階段,硅碳負極摻硅比例基本在5%-10%,高含硅量仍需解決膨脹率的問題。還有個車企都不想面對的問題:硅碳負極價格遠超傳統石墨,會讓電池成本大幅提高。
干法電極是個降本利器,可以對沖硅碳負極增加的成本,但量產難度幾乎貫穿4680電池整個開發過程。
濕法工藝和干法工藝的區別,就像在面包上涂奶油和涂沙子,肯定是前者更好操作。原料混合不均勻、涂覆不均勻,都會影響電池性能。加上正極材料“又脆又貴”的特點,也對生產設備和良率構成了挑戰。
2024年7月,特斯拉造出了第一臺搭載雙干電極的Cybertruck原型車,但全面投產的消息就此石沉大海,沒了下文。更擅長艱苦奮斗的中韓電池廠,都不約而同將干法工藝商業化的時間定在了2027-2028年。
在4680電池上,特斯拉為整個行業貢獻了一個非常前瞻性的技術路線,但馬斯克的跨越式打法,在執行上栽了個跟頭。
2025年,特斯拉汽車全球銷量下滑8.6%,連續三年躺平。Cybertruck的滑鐵盧加上4680電池的趔趄似乎在說明一個問題:馬斯克已經不關心汽車了。
相比汽車業務的原地踏步,馬斯克的人工智能公司xAI已經攢了100萬張GPU(等效H100 GPU數量),估值漲到了2300億美元;特斯拉的Master Plan 4,機器人和數據中心是絕對主角;Neuralink的腦機接口設備,也將“大規模量產”。
如果汽車業務對特斯拉來說都不再重要,那么4680電池自然是個食之無味的包袱。
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特斯拉的Master Plan 4
所以在中國市場補貼退坡,同行猛推新車型的時候,特斯拉只能不慌不忙的掏出七年低息購車計劃。
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[1] Exclusive: Tesla taps Asian partners to address 4680 battery concerns,Reuters
[2] Elon Musk’s Dramatic Miss On 2025 Tesla Cybertruck Sales,CleanTechnica
[3] Elon Musk’s SpaceX bought tens of millions worth of Cybertrucks Tesla can’t sell,electrek
[4] Tesla celebrates key milestone for 4680 battery cell production cost,Teslarati
[5] The Difficult Birth of the 4680 Battery: Only Tesla Dares Make Batteries This Way,Lifepo4 Battery
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