特斯拉什么时候国产 100 kWh Model Y？
来源：雪球App，作者： 42号车库，（https://xueqiu.com/3430752130/164411413）
*本文转载自微信公众号《新车一讲》，作者 Chris Zheng，转载请联系作者。
2020 年 9 月 22 日， 特斯拉 CEO Elon Musk 面向全球发布了特斯拉新一代电池规格：4680 大圆柱电池。
新电池直径 46 mm、高 80 mm，相比已广泛量产装车的 2170 电池，4680 在 能量密度、快充/放电性能、成本、安全性 等多个维度都实现了改进，是 特斯拉 未来产品线中的主力电池。
Ta 是 特斯拉 Model 3 & Y 电池容量突破 100 kWh 的利器。
01不只是电池
4680 大圆柱好在哪里？
特斯拉 联合创始人 JB Straubel 说过，对于汽车动力电池，有一些指标是不能讨价还价的，例如安全和性能。除此之外，最重要的是成本。画重点： 安全、性能和成本，特斯拉改进电池的三个维度 。
让我们回到两个月前的 特斯拉 电池日发布会，来看这张 PPT。
从 2008 年的 1865 到 2017 年的 2170， 特斯拉 电池单体的额定容量增加了一倍，而 4680 的额定容量，是 2170 的 5 倍，1865 的 10 倍。
从「小圆柱」到「大圆柱」， 特斯拉 的收益是什么？
Model S P85 电池包规格为 85 kWh， 特斯拉 需要管理 7104 颗 1865 单体，Model 3（长续航）电池包规格也达到了 80.5 kWh，却只要管理 4416 颗 2170 单体。
单体数量接近减半，意味着电池热管理难度的大幅下降，整个热管理系统的复杂度降低，进而带来成本的下降 。
等等，为什么是 4680 而不是 5680 或 6680？
再来看这张 PPT。
小圆柱单体的直径逐步变大的过程中，成本下降的曲线逐步趋平，而性能(这里体现为 Range，续航里程）改进的曲线却不增反降了。
这两条线最高的临界点，也即 性能 & 成本的最佳平衡点，就是直径等于 46 mm，这就是新款电池单体直径 46 mm 的缘由 。
那为什么高度是 80 mm 的呢？为什么不是 4690 或者 46100？
再看这张 PPT。
上半部分的「目前汽车电池」如图，左右各一个红色的横向吸能空腔结构，中间 3 个红色的支撑件把电池包分成了 4 个并列的长条形模组，中间填充蓝色的 2170 单体「小圆柱」。
再看下半部分的「未来汽车电池」， 特斯拉 去掉了模组和电池包的实体，直接将 4680「大圆柱」电池单体集成到了车辆的底盘中。
让我多说一些背景： 把电池装进汽车，一共需要几步？
在 特斯拉 的过去，曾经需要三步：
将电池单体装配成鞋盒大小的模组将模组装配电池包将电池包集成到底盘中
而 特斯拉 展示的「未来汽车电池」，简化成了一步：
将电池单体集成到底盘中
通过完全移除模组和电池包，电池单体与单体间变得更为紧凑电池零部件数量将大幅下降，底盘的空间利用率得到极大改进，并带来系统成本的下降。
根据 特斯拉 的数据，将 2170 更换为 4680 电芯并集成到底盘，将使得车辆续航增加 30%、成本下降 39%。单位电池产能的投资成本下降 49%。
美国两位长期关注 特斯拉 的电气与机电机械工程师 George Bower 和 Keith Ritter 等比例设计了 96S9P、共计 76 kWh 的 4680 电池包叠加在 Model 3 电池包上的效果。
80.5 kWh 的 2170 电池包
76 kWh 的 4680 电池包叠加
如果这张图不够直观，那么，下面是 95 kWh 4680 电池包的效果。可以看到整个底盘的利用率并不高，按照 特斯拉 一贯的风格，2170 切换 4680 做到 100 kWh 以上并不意外。
95 kWh 的 4680 电池包叠加
最后来聊到安全问题。
初中物理教会了我们电池的充放电流程：
在充电阶段，正极上的电子会通过外部电路跑到负极上，正锂离子 Li+ 从正极穿过电解液，最终到达负极。在放电阶段，负极上的电子通过外部电路运动到正极上，正锂离子 Li+ 从负极越过电解液，到达正极，并与电子结合在一起。
道理我们都懂，但问题在于在实际的场景中，电池的充放过程会极度考验一个细小的薄片：极耳。
前面已经提到，从 1865「小圆柱」到 4680「大圆柱」的过程中，电池的额定容量增长到了原先的十倍。 在极耳不变的情况下，充放电过程中电子移动的通道变得无限「拥挤」 。
与此同时， 由于单体直径也翻了两番，电池的侧面散热能力开始变差 ，这导致从 Roadster 开启，Model S 再到 Model 3 沿用至今的侧面插入液冷蛇形管的热管理方案不再适用。
在快速充放电的过程中，如果没有高效的散热设计，电池内部会迅速积聚大量热量 。这就是为什么 特斯拉 在电池日上说，大圆柱的最大挑战，在于冷却。
为了解决这个问题， 特斯拉 推出了无极耳 + 电池底部液冷。
无极耳，也叫全极耳设计，根据芝加哥伊利诺伊大学储能材料科学家 Ravi Kempaiah 的估算，4680 的无极耳设计使得电池的内阻只有 2 - 3 毫欧，作为对比，2170 电池的内阻为 20 - 23 毫欧。
前者为后者的十分之一，这与 特斯拉 无极耳专利中所说的「电池内阻将下降到传统电池内阻的 5% - 20%」相符 。
此外，如前文所说，当快速充放电时大量的热量从正负极喷薄而出， 特斯拉 以底部液冷的方案取代侧面蛇形管冷却，更高效率的带走热量。
以 特斯拉 的超充为例，如果延续 2170 的单极耳设计，由于大量发热都不到有效疏解，充电时间会大幅延长（虚线），但改用无极耳设计后，同等规格的 4680 与 2170 单体的充电时间几乎没有变化。
所以，4680 不只是单体形态从「小圆柱」到「大圆柱」的变更，在 Ta 的背后，还有 特斯拉 新一代热管理设计、电芯与车辆底盘集成设计。简而言之， 4680 意味着特斯拉下一代整车工程技术 。
那么，什么时候投产呢？
02国产 Model Y，国产 4680
在 特斯拉 、 松下 、LG 化学三方的财报会议后，我们也终于有机会来梳理一下特斯拉 4680 电池的全球产能布局。
10 月 21 日， Elon 在 特斯拉 财报会议上宣布：我们预计 Giga 柏林工厂将建立特斯拉第一条自研电池（即 4680）产线 。
特斯拉动力总成与能源工程高级副总裁 Drew Baglino：我们会利用加州 Fremont 的 4680 试点生产线来支持柏林工厂的（电池）需求。
不过，Elon 也提到：我们正在将自研电池推迟到 2021 年以减小风险，将自研电池的依赖降到最低（we're tryingto derisk to 2021 so that there's almost no dependency on our internal cellproduction. It's very, very small.）
10 月 29 日， 松下 CFO 梅田弘一在财报会议上表示：我们在 特斯拉 电池日后立即开始了研发，并准备建立一条（4680）原型生产线 。
11 月 18 日， 松下 与能源公司 Equinor、工业集团 Hydro 签署了谅解备忘录，探索在挪威建立一座超级电池工厂。
合作公告中看不出什么和 特斯拉 相关的信息，然而 松下 负责签约的高层（左一）是 Allan Swan，松下能源北美总裁。
一座欧洲的工厂，由负责北美业务的高管签约？让我再把问题说得清晰一些： Allan Swan 常驻在 特斯拉 内华达州的超级工厂，负责特斯拉电池的生产与交付 。
松下 的发言人在官宣后将建厂的目的进一步明确： 该工厂可以为 特斯拉 在欧洲的第一家汽车工厂提供圆柱电池 。
那么中国呢？对于 特斯拉 来说，中国的电池供应取决于两家公司： 宁德时代 和 LG 化学。
先说 宁德时代 ， 特斯拉 确实很早就在测试和适配宁德时代的 NCM 811 电池，不出意外，国产特斯拉宁德三元版会在 2021 年上市 。
但这和 宁德时代 投产 4680 大圆柱电池比起来，完全不是一个维度的挑战。从宁德时代的历史来看，为 特斯拉 研发和建立 4680 大圆柱电池产线的概率并不大。
接下来是 LG 化学，10 月 21 日，LG 化学能源解决方案战略部主管 Lun Cha 表示，LG 化学已经开发了新的圆柱产品，额定容量提高 5 倍，输出功率提高 6 倍——这与 特斯拉 4680 电池的参数完全一致。
不过，Lun Cha 同时表示，LG 化学正在考虑在欧洲和北美建立新的工厂，将产能从 120 GWh/年增加到 260 GWh/年。唯独中国缺席。
中国呢？
好吧，其实早在 10 月 7 日，Elon 就公布了不仅限于 4680 电池、电芯集成到底盘技术，还包括 特斯拉 的一体式压铸技术、下一代涂装系统。这一大波新技术将在柏林工厂集中投产。
在新技术经过充分验证，实现产能爬坡之后，上海工厂和加州工厂会在未来 2 年内完成技术的迭代 。
无论是 Model 3 还是 Model Y，中国的极客用户都没能第一批感受到引领行业的前沿技术。
但话说回来， 特斯拉 对于前沿技术的商业化向来激进。第一批 Model 3 由北美的「小白鼠」趟雷，第一批 Model Y 由欧洲的「小白鼠」趟雷，也未尝不是一件好事？
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