特斯拉把電池制造的“圣杯”搞定了

【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 心智觀察所】

埃隆·馬斯克日前在社交媒體上的感嘆：“讓干電極工藝實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，這在鋰電池生產(chǎn)技術(shù)上是一個(gè)重大突破，其難度超乎想象?！?/p>

特斯拉在2025年第四季度財(cái)報(bào)中正式確認(rèn)，已在得克薩斯州奧斯汀工廠成功將干電極工藝用于4680電池的正負(fù)極量產(chǎn)。全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的神經(jīng)被悄然撥動(dòng)。對(duì)普通消費(fèi)者而言，這或許只是又一個(gè)技術(shù)名詞；但在行業(yè)內(nèi)部，這意味著一項(xiàng)被公認(rèn)“幾乎不可能規(guī)?；钡闹圃旃に?，終于從實(shí)驗(yàn)室走向了現(xiàn)實(shí)產(chǎn)線。

這項(xiàng)名為“干電極”（Dry Electrode）的技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)被視為鋰離子電池制造領(lǐng)域的“圣杯”——它承諾更低的成本、更高的能量密度、更環(huán)保的生產(chǎn)過(guò)程，卻因工程實(shí)現(xiàn)難度極高，數(shù)十年來(lái)始終停留在紙面或小試階段。

如今，特斯拉不僅摘下了這頂王冠，還用一整套嚴(yán)密的專利體系將其牢牢鎖住。

從“濕法”到“干法”：一場(chǎng)顛覆百年電池工業(yè)的范式革命

要理解這一突破的分量，必須先回到鋰電池制造的起點(diǎn)。

自1991年索尼首次將鋰離子電池商業(yè)化以來(lái)，其核心制造流程幾乎沒(méi)有本質(zhì)變化：將正負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合在有毒有機(jī)溶劑（如N-甲基吡咯烷酮，簡(jiǎn)稱NMP）中，制成漿料后涂覆在銅箔或鋁箔上，再送入長(zhǎng)達(dá)百米的巨型烘箱中烘干。

這套“濕法涂布”工藝看似成熟，實(shí)則背負(fù)著沉重的代價(jià)。首先，能耗驚人——烘干環(huán)節(jié)占整個(gè)電池生產(chǎn)能耗的30%到50%；其次，NMP具有生殖毒性，其回收處理不僅成本高昂，還帶來(lái)環(huán)境與職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)；更重要的是，高速攪拌和高溫干燥會(huì)損傷活性材料的微觀結(jié)構(gòu)，限制了電池的快充能力與循環(huán)壽命。而為了維持漿料流動(dòng)性，不得不加入大量粘結(jié)劑（通常超過(guò)3%），擠占了本可用于儲(chǔ)能的活性物質(zhì)空間。

干電極技術(shù)的理想圖景正是對(duì)這一切的顛覆：不使用任何溶劑，直接將干粉混合、壓制成膜。理論上，這能省去烘箱、溶劑回收系統(tǒng)，大幅降低廠房面積與能耗，同時(shí)保留材料完整性，提升性能。

然而，理想與現(xiàn)實(shí)之間橫亙著一道物理鴻溝——如何讓一堆干粉在不加液體的情況下，粘合成一張均勻、柔韌、導(dǎo)電且能牢固附著在金屬箔上的薄膜？過(guò)去幾十年，包括松下、LG新能源、寧德時(shí)代在內(nèi)的全球電池巨頭都曾嘗試攻克此關(guān)，但要么良率太低，要么成本失控，最終紛紛放棄或僅限于小規(guī)模實(shí)驗(yàn)。

特斯拉的路徑始于2019年對(duì)Maxwell Technologies的收購(gòu)。這家以超級(jí)電容器聞名的公司當(dāng)時(shí)已掌握干電極的初步技術(shù)，但離量產(chǎn)相距甚遠(yuǎn)。真正的突破發(fā)生在隨后的五年里。

特斯拉沒(méi)有簡(jiǎn)單照搬Maxwell的方案，而是從材料、工藝到設(shè)備進(jìn)行了全鏈條重構(gòu)。其核心在于一種被稱為“非破壞性混合”的工藝：放棄傳統(tǒng)高速攪拌機(jī)，改用低速槳葉或聲學(xué)混合器，以近乎“翻拌蛋糕糊”的溫柔方式混合材料。這種看似低效的操作，恰恰保護(hù)了高鎳正極（如NMC 811）或硅碳負(fù)極的晶體結(jié)構(gòu)與表面包覆層——這些微觀細(xì)節(jié)直接決定了電池能否承受數(shù)千次充放電而不衰減。

更關(guān)鍵的一步是材料選擇的極致簡(jiǎn)化。特斯拉的專利明確限定，只使用一種粘結(jié)劑：聚四氟乙烯（PTFE）。這是一種常用于不粘鍋涂層的材料，在特定機(jī)械應(yīng)力下會(huì)發(fā)生“原纖化”——即顆粒被拉伸成納米級(jí)纖維，交織成一張強(qiáng)韌的網(wǎng)，將活性顆粒牢牢包裹。這種機(jī)制使得粘結(jié)劑用量可降至1.25%以下，活性材料占比高達(dá)99%，從而直接突破能量密度瓶頸。

與此同時(shí)，特斯拉要求活性材料顆粒尺寸大于10微米，并將導(dǎo)電碳含量控制在8%以內(nèi)。大顆粒結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，易于形成骨架，減少對(duì)粘結(jié)劑的依賴；而精控導(dǎo)電劑則避免了“死重”，進(jìn)一步優(yōu)化能量密度。

最終，這套干粉混合物僅需最多三次壓延即可形成堅(jiān)固的自支撐薄膜，實(shí)現(xiàn)高效連續(xù)生產(chǎn)。這一系列創(chuàng)新環(huán)環(huán)相扣，共同解決了干法工藝的核心矛盾：在不犧牲材料完整性的前提下，實(shí)現(xiàn)了薄膜的強(qiáng)度與柔韌性。

構(gòu)筑護(hù)城河：從產(chǎn)品專利到“廚房”專利的戰(zhàn)略升維

如果說(shuō)技術(shù)本身是“蛋糕”，那么特斯拉在2026年初公布的延續(xù)專利（US20260031317A1）則是在保護(hù)制作蛋糕的“廚房”。

過(guò)去，企業(yè)多通過(guò)產(chǎn)品性能參數(shù)（如能量密度、循環(huán)次數(shù)）申請(qǐng)專利，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可通過(guò)調(diào)整配方或結(jié)構(gòu)“繞道”規(guī)避。但特斯拉的新專利策略截然不同：它精確鎖定了制造方法的每一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。例如，明確規(guī)定“不得使用PTFE以外的任何輔助粘結(jié)劑”；要求“必須先混合活性材料與導(dǎo)電碳，再加入PTFE”；甚至將顆粒尺寸、導(dǎo)電劑上限、壓延次數(shù)等參數(shù)寫入權(quán)利要求。

這種“操作順序+物理邊界”的雙重鎖定，構(gòu)建了一道幾乎無(wú)法逾越的法律屏障。即便特斯拉宣稱“專利開源”，這套方法論也確保了只有它自己能以最高效率、最低成本運(yùn)行這條產(chǎn)線——技術(shù)優(yōu)勢(shì)由此轉(zhuǎn)化為難以復(fù)制的制造護(hù)城河。

這一突破帶來(lái)的影響是全方位的。在成本端，省去烘箱與溶劑系統(tǒng)意味著新工廠投資可減少數(shù)億美元，單位產(chǎn)能占地面積縮小一半以上；能耗下降20%-50%，直接降低運(yùn)營(yíng)支出。在性能端，4680電池的能量密度提升5%-10%，快充能力顯著增強(qiáng)，循環(huán)壽命測(cè)試顯示2000次后容量保持率仍達(dá)90%。這些優(yōu)勢(shì)將直接賦能Model Y、Cybertruck乃至未來(lái)2.5萬(wàn)美元平價(jià)車型，并為Robotaxi和Megapack儲(chǔ)能業(yè)務(wù)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

更重要的是，結(jié)合特斯拉在內(nèi)華達(dá)州和得克薩斯州布局的鋰礦開采與精煉業(yè)務(wù)，干電極技術(shù)使其向“從礦石到整車”的終極垂直整合目標(biāo)邁出了決定性一步。這種整合不僅強(qiáng)化了供應(yīng)鏈安全，更將制造成本的控制權(quán)牢牢掌握在自己手中。

放眼全球，這場(chǎng)技術(shù)革命也正在重塑中美在新能源領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局。中國(guó)作為全球最大的動(dòng)力電池生產(chǎn)國(guó)，擁有寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能等龍頭企業(yè)，近年來(lái)在電池技術(shù)創(chuàng)新上同樣迅猛。寧德時(shí)代推出的“麒麟電池”通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新提升體積利用率，比亞迪的“刀片電池”以磷酸鐵鋰體系實(shí)現(xiàn)高安全與低成本，均代表了中國(guó)企業(yè)在系統(tǒng)集成層面的卓越能力。然而，在底層材料與制造工藝的原始創(chuàng)新上，尤其是干電極這類顛覆性路徑，中國(guó)企業(yè)仍處于追趕狀態(tài)。

公開資料顯示，寧德時(shí)代、國(guó)軒高科等雖已布局干法工藝研究，但多聚焦于固態(tài)電池前驅(qū)體或特定負(fù)極應(yīng)用，尚未有企業(yè)宣布實(shí)現(xiàn)正負(fù)極全干法量產(chǎn)。部分原因在于，中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)高度依賴現(xiàn)有濕法產(chǎn)線，改造成本巨大；另一方面，干電極對(duì)材料純度、設(shè)備精度、過(guò)程控制的要求極高，需要長(zhǎng)期積累。

相比之下，特斯拉從零開始建設(shè)4680產(chǎn)線，沒(méi)有歷史包袱，反而能“白紙作畫”，大膽采用全新工藝。

這種差異，某種程度上折射出兩種創(chuàng)新范式：中國(guó)擅長(zhǎng)在既有框架內(nèi)做極致優(yōu)化，而特斯拉則傾向于推倒重來(lái)，重構(gòu)底層邏輯。

但這并不意味著中國(guó)沒(méi)有機(jī)會(huì)。事實(shí)上，干電極的成功可能倒逼整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈加速升級(jí)。國(guó)內(nèi)材料企業(yè)如貝特瑞、杉杉股份已在開發(fā)適配干法工藝的大顆粒正負(fù)極材料；設(shè)備商如先導(dǎo)智能也在探索新型干法涂布設(shè)備。中國(guó)龐大的市場(chǎng)規(guī)模和完整的供應(yīng)鏈，為新技術(shù)的快速迭代提供了沃土。

未來(lái)幾年，若中國(guó)企業(yè)能在干電極專用粘結(jié)劑、原纖化控制算法或連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備上取得突破，仍有可能后來(lái)居上。

超越電池：一場(chǎng)關(guān)于制造業(yè)哲學(xué)的勝利

從更廣闊的視角看，特斯拉的干電極突破不僅是商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的勝利，更是對(duì)制造業(yè)哲學(xué)的一次深刻詮釋。

它體現(xiàn)了“第一性原理”思維的力量——不接受“行業(yè)慣例就是最優(yōu)解”的假設(shè)，而是回歸物理本質(zhì)，重新思考“電極究竟該如何制造”。這種從原子、分子層面出發(fā)的重構(gòu)，往往能帶來(lái)指數(shù)級(jí)的效率躍升。

在全球向碳中和轉(zhuǎn)型的宏大敘事中，電池是能源革命的核心載體。誰(shuí)能以更低的成本、更高的效率、更可持續(xù)的方式制造高性能電池，誰(shuí)就掌握了未來(lái)交通與能源系統(tǒng)的主動(dòng)權(quán)。

目前，特斯拉已在其內(nèi)華達(dá)州和得克薩斯州布局鋰礦開采與精煉，并計(jì)劃將干電極技術(shù)延伸至下一代固態(tài)電池。這意味著，從礦石到整車，特斯拉正構(gòu)建一條前所未有的垂直整合鏈條。

而干電極，正是這條鏈條中最關(guān)鍵的一環(huán)——它不僅降低了電池成本，更將制造過(guò)程本身變得更清潔、更智能?；赝倌旯I(yè)史，許多重大變革并非源于某個(gè)單一發(fā)明，而是源于對(duì)基礎(chǔ)制造單元的重新想象。亨利·福特用流水線改變了汽車，臺(tái)積電用光刻技術(shù)重塑了芯片，如今，特斯拉正試圖用干電極重寫電池的制造規(guī)則。這項(xiàng)曾被宣告“不可能”的技術(shù)，即將輸出改變世界的能量。對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)而言，真正的護(hù)城河，并不是規(guī)模或資本，而是敢于質(zhì)疑常識(shí)、并有能力將理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的勇氣與智慧。

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