从 18650 电池到现在搭载的 21700 电池,特斯拉品牌电动车款过去就一贯以使用圆柱状锂电池闻名。而特斯拉在 2020 年 9 月预告未来新款 Model Y 新车将使用体积更大的 4680 圆柱锂电池,如今其电池供应商 Panasonic 正式在与外媒参访会议中发表 4680 电池原型,强调其能量为现行电池的 5 倍,先前特斯拉也预告其续航能提升 16%以上、并且动力输出功率还能增加 6 倍,不过 Panasonic 电池表示 4680 电池要在 2022 年 3 月才会进行试产。
日本 Panasonic 松下电池过去就与美国电动车品牌特斯拉有着密切合作,是特斯拉主要的 NCM 三元锂电池供应商,由镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)作为电池的正极材料。而且不同于日产 Leaf 等许多车款使用软包式电池,特斯拉有从过去就坚持使用以圆柱状锂电池作为其电芯。所以不论是最早期的 18650 电池,或是后续 2017 年发表、陆续搭载在 Model 3 等现行车款上的 21700 电池,都是采用圆柱状锂电池造型。
其中,18650 电池、21700 电池其数字所代表的意义,18650 电池就是「18」代表「直径 18mm」、「65」代表「高度 65mm」,最后的「0」则代表圆柱形电池;换言之 21700 电池则是直径 21mm、高度 70mm。如今特斯拉与 Panasonic 欲推行的新款 4680 电池,则是直径 46mm、高度 80mm,因此取名 4680 电池,从许多比较画面都可看出,其单颗电池的整体体积比起过去的 18650 电池、21700 电池大上不少。
成本更低、能量与续航更高,4680 电池成特斯拉下一阶段重点
而 4680 电池实际上对许多关注特斯拉品牌的相信不陌生,因为早在特斯拉于 2020 年 9 月举办的「Battery Day」电池日活动中,当时除预告特斯拉未来将自行生产电池、打造全新的 GigaFactory 超级电池工厂、未来 3 年内提供售价 2.5 万美金的市售特斯拉电动车款外,最重要的焦点就是发表了全新的 4680 电池。而特斯拉当时宣传 4680 电池的特点,就是体积比起目前使用的 2170 电池大,能量是目前电池的 5 倍,带动动力输出功率高达 6 倍,并且新电池可帮助新款电动车提升 16%的续航里程。
全新设计的 4680 电池采用无凸片电池用圈绕方式,减少电子移动距离,提供更高的电池效能,无凸片设计有助于缩短超级充电的充电时间,特斯拉当时的目标计划是到 2022 年每年生产 100GWh (百万度) ,到 2030 年达到 3TWh (兆万度) 的电池产能。而且虽然特斯拉宣示朝向电池自制迈进,但要顺利生产或替新车大量装上 4680 电池,短期内仍要靠与电池主供应商 Panasonic 密切合作才能达成。
Panasonic 率先亮相 4680 电池原型,预计 2022 年 3 月在日本试产
而在 2021 年 10 月 25 日,Panasonic 在与 Wall Street Journal 华尔街日报等外媒举办的交流会议中,首度正式在外界面前亮相 4680 电池的原型。根据 Panasonic 电池部门负责人、也就是 Panasonic Energy 社长和夫忠信(Kazuo Tadanobu)向外媒的说法指出,4680 电池是过去电池容量的 5 倍,而且生产成本将节省 50%,Panasnoic 也会尽力向特斯拉供给所需的 4680 电池产量,但关于相关产量的规模等细节目前 Panasonic 仍是三缄其口、拒绝透露进一步的细节。Panasonic 仅表示 4680 电池预计最快将会在 2022 年 3 月,于日本电池产线进行试生产(Test Production)。
Panasonic Energy 社长和夫忠信(Kazuo Tadanobu)向外媒的说法指出,4680 电池是过去电池容量的 5 倍,而且生产成本将节省 50%,Panasnoic 也会尽力向特斯拉供给所需的 4680 电池产量。4680 电池预计最快将会在 2022 年 3 月,于日本电池产线进行试生产(Test Production)。(画面撷取自:https://www.theglobeandmail.com/)
不过,有趣的是,针对日前特斯拉宣布将在全球包含 Model 3 Standard Range Plus、Model Y Standard Range 等车款,大量应用由中国宁德时代 CATL 提供的 LFP(Lithium Iron Phosphate)磷酸锂铁电池、降低生产成本与售价,Panasnoic 是否有加入生产 LFP 电池的打算?
但 Panasonic 明确指出其并没有生产 LFP 电池的计划,目前仍将重心放在 4680 等 NCM 三元锂电池的生产。
4680 电池未来将应用在特斯拉新车,不只 Panasonic 加入供应战局
在 4680 电池的应用部分,先前特斯拉预计在德国柏林、美国德州这两座新工厂生产的新款 Model Y,采用能量密度更高的 4680 电池与大型压铸工法。不过受制于加州电池工厂生产的 4680 电池产能受限,加州电池工厂仅有 10GWh 的年产能,Panasonic 等供应商的 4680 生产也在初期阶段,柏林与德州工厂的自制电池生产亦尚未上轨。甚至未来包含可望大量应用 4680 电池的 Cybertruck 电动货卡、Semi Truck 卡车,都需要更多的电池供应量,但短时间内可说「进度赶不上预期」。
因此像特斯拉本身也宣告搭载 4680 电池的新车,确定要到至少 2022 年才会推出。而在供应端 Panasonic 也并不是没有对手,像 LG 化学、宁德时代 CATL、Samsung SDI 等电池供应商,都传出也将加入 4680 电池战局,积极布局相关的电池产线。对特斯拉而言也可望提升电池供应的多元化,降低对自制电池或单一供应商的依赖、风险。
原先特斯拉规划德国柏林、美国德州这两座新工厂生产的新款 Model Y,就会用上 4680 电池,但目前来看可能初期还是会用 21700 电池。图为现款 Model Y。