2023ABCA-7苏州，大会现场照片十张花絮（左右滑动查看更多精彩）
在2023ABCA-7，Session 1“先进电池极材料及下一代电池技术的创新与应用”大会主题上，来自苏州宇量电池有限公司，毛焕宇博士/董事长，做了“再谈 4680”主题演讲。
苏州宇量电池有限公司，毛焕宇博士/董事长
今天的题目也是准备的比较匆忙，为什么要再谈4680呢？
因为差不多 两年以前谈过一次4680，当时是Tesla刚提出4680以后几个月，很多人还不知道什么叫4680，提出以后有好多人问我4680是什么意思？后来我就给了这么一个演讲， 这是两年以前（请看文章末端笔录链接）。
快两年时间过去了，4680已经为几乎所有电池圈人所熟悉，而且国内外这些大佬可能所有有规模的电池厂都在备战4680，借用盖世汽车的统计，Tesla、松下、LG，CATL，三星SDI，CBAK，AESC都有4680的时间表，可以说4680已经非常深入人心，而且会有比较大的飞跃。
4680的优势，电池结构，能量密度在第一次演讲都已经介绍过了，今天就不再具体介绍了，我们来看看的。我们两年来4680电池的发展情况。国内4680生产，我们公司做的跟Tesla的，看上去都差不多了，性能方面也差不多，我们公司能做的话，我相信全中国的公司都能做了，这已经不是什么秘密。
目前在国内发展的全极耳电池的有两种：揉压式（C-Type）和叠切式T-type。这是揉压式全极耳电池，做的也非常好，很漂亮。不过我们从电池的剖可以看到C-Type上面有6-7毫米没有利用起来，但是T-Type没有利用的地方最多是2毫米左右，所以在长度空间上T-Type有一些优势。C-type顶上连接地方比较乱，容易造成短路。但是T-Type上面收的很整齐，在焊接的时候也比较容易焊，这个T-type我认为还是比较有优势的。
今天主要是讲4680生产方面的进展，首先Tesla是要在内华达州造100GWh的4680生产线，这是3月1日Tesla投资者大会上展示的。我总结了三条：1、总量约为240Gwh工厂全部生产一种型号4680；2、相同产量工厂厂房面积或者体积缩小到原来的1/5；3、工艺步骤从33个减到21个。这三个特点加起来是为了一个目的：“降低成本”。
只做一个型号有什么好处？我们先看方型或者软包，可以说不同的汽车厂都用不同尺寸的电池包，不同尺寸的电池包要填满的话，要有不同的单体电池，为了适合电池包A我要搞一款电池来填满，到车厂B又要搞一款单体电池适合它，车厂C也是同样的道理，不同的车厂，需要用不同尺寸的方型和软包电池适合它，这样就要生产多种不同的尺寸的电池。而4680有因为它比较小，可以经过合理摆放装到所有车型里面，所以一个4680型号原则上可以对应所有车型，这对成本来说是一个巨大的下降。
还有一个好处，这里是一个运用4680电池摆放的剖面。我们解剖了Tesla的电池包发现所有电池开口朝下，开口之下垫了7毫米厚的硅基泡沫灭火层。下是从ModelY的一个图片：
电池经过解剖得知Tesla用的4680电池的钢壳有0.6毫米厚，主要是防止侧爆。另外它是蛇形管，它可以接触到每个电池，这也是安全考虑。万一其中有一颗发生内部短路，着火或爆炸的话，它的爆炸方向是朝下，全部对准泡沫灭火层，这样可以迅速灭火，切断对周围电池的热传导，这就是安全措施的优势，真正保证做到Fail-Safe，这是Tesla最成功的一个特点，它的安全性就是靠Fail-Safe。
工厂尺寸缩小到原来的1/5有什么好处呢？我们看到，原来做2170需要这么大的空间，后续建厂所需空间越来越小。小有什么好处呢？占地面积减少，能源消耗降低，空间大，里面空调、运输、管道成本高。再有建筑成本下降，建设周期缩短。
工艺过程减少到原来的2/3，我知道有一条请大家看一下他把混浆、涂布、辊压、分切四合一，形成这样一个工艺。从播放的视频可以看出：
第一，它是全自动生产线，不用勺；第二，粉料和箔材入，涂好的电极出；第三，没有MMP溶剂和回收。第四，20倍从前的涂布生产率（Per Tool）。我认为这是电池制造领域的Chat-GPT，是一个革命性的改进。我们算一算这里面的生产率，就这么一个车间这么一点点大，但是这套设备产能估算可以生产12.5Gwh/年。
单从NMP来看：把NMP从极片上烘干、又冷却下来，进行蒸馏，提纯消耗巨大能量，每10kwh的电池包需要420kwh的能量来干燥和回收NMP。干法涂布倍率比湿法涂布倍率还要好，为什么会好呢？当然我也不知道，因为我们现在还没有做好这个东西，它不但是省钱，速度快，而且它的性能还更好。
这个技术已经不是最新的了，人家已经差不多研究整整二十年了，2003年开始。这是Tesla的基本方法之一，这个机器滚动到后面就形成电极了，虽然看似很简单，但是马斯克说了这么一句话：Maxwell的干电极只是一个概念验证，收购完成后我们改进了至少4次，但仍然有很多工作要做，在实验室都很好，但是从实验室到中试生产，再到规模量产却难到使人疯狂。
多年以来，我们的发展思路基本上是简单重复扩产、扩产、再扩产生产技术上基本没有什么创新。再看看Tesla4680的发展思路：2020年9月份他们提出了4680概念，到2022年12月份产能才做到每周86.8万只，还庆祝了一番。一周做86万只在中国就是小菜，中国很多厂一周做100万只都轻轻松松，但是他们不急于扩产能。拆解从ModelY上的4680电池发现正极811，负极普通石墨，容量23Ah，能量密度还不如2170，所以他们不急于改变材料体系。但是它从4680披露突破性的全极耳技术，进而掌握干电极技术，成本再降50%，在这个基础上一年生产240GWh，那我们中国的电池企业的出路在哪里？
埃隆马斯克提出全球电动化的概念，就是包括所有用动力的地方，汽车，轮船，飞机等等全部电动化，这是极其伟大的一个构想。他说，我们还刚刚开始，意思就是说我们还在这个起点位置，今后电池的需求会有如此之大，我们可以想像今后的路还有多长，所以我们处在锂离子电池这个行业是极其伟大光荣的事业，我们撸起袖子加油干，干一辈子还不一定能完成这个使命。
好，谢谢大家。
提问：我问一个技术发展方向的问题，未来4680体系负极方向主要是以硅碳为主，还是主流是常规的人造石墨？4680对应的安全问题对电解液有没有新的需求或者挑战？
毛焕宇：用不用硅呢？肯定是用的，因为圆柱电池用硅有一个好处，它有膨胀，但膨胀不会更粗，膨胀是有限的。不过现在根据我说的ModelY里面用的4680电池里完全没有硅，可能Tesla目前没有把注意力放在提高容量上面，第一个是考虑到它的安全性，第二个是考虑到成本性，也可能考虑到车型，ModelY车型用这么点能量也够了，可能不需要那么大容量，因为容量高了价格也高，可能卖不出去。
圆柱形加硅肯定是可以的，比如说松下的都有硅，能量密度也很高，加进去不是问题，但是对于车厂来讲一定会考虑成本和需求，如果普罗大众都需要没有硅的电池，他何必加硅呢，这从商业上有一个考虑，技术上我估计是没有太大问题。
第二个问题关于安全性，电解液的安全性，我估计有机电解液都有可燃的问题，所谓阻燃电解液说老实话那些都是不灵的，只要是有机电解液都有这个安全问题，我想电解液对安全的帮助是有，但是也有限，关键是电池包的结构。今天宝马也说得很清楚，这个电池允许单个单个爆炸在里面，但是不允许有热传递发生。安全性主要是从电池包结构上面来保证，而不是靠电解液或者靠其他什么东西。锂电池到今天为止你做三元高镍的就不可避免总是有内短路发生，内短路一旦发生就会引起爆炸，所以电池做大了就很难控制一个热失控电池不往外传递热量，做成这么大，我相信Tesla是做了很多很多实验，而且最使我惊奇的是打开电池壳壁那么厚，现在在中国买那么厚的电池壳都买不到，不可能有那么厚的，那就是为了防止侧爆，只要不侧爆就没有安全问题，你炸没关系，你可以朝下，下面有大量的灭火防火材料保证它炸一个，不影响旁边的，这就是它的安全策略，它不是用电解液保证的。
提问：对于未来动力电池路线，方形，圆柱，软包，这三种形式的技术路线，后续会是各自发光，还是会有一统的发展趋势，可能最后只剩下其中一种技术路线？
毛焕宇：三种技术方案（软包、方形、大圆柱），我认为最后谁将占主导地位完全取决于它的成本（性价比）和安全性，Tesla很长时间没有扩产，没有改变化学方案，一直都在做成本，一直在成本上面下巨大的工夫，为什么？他很明确的知道，今后电池的竞争除了其他方面之外，成本是最核心的竞争。汽车是一个大路货，你走进一台汽车看有什么值钱的东西？只有塑料、玻璃、铝、铁等等，你如果搞了很贵的东西在车里面跟这个原则就相冲突。你说这三种技术路线哪种会胜出呢？哪种成本最低，性能最好，一定会占绝大多数，这就是我的一个解释。
提问：毛博士，你刚刚讲到关于4680要不要用硅负极的问题，如果用硅负极的话，是用预锂的，还是非预锂的？如果用预锂的话，为什么要用预锂的呢？
毛焕宇：预锂化我觉得是一个很好的方法来提高能量密度，因为它可以很容易把硅加进去，如果你把硅加在负极里面首效就低了，但预锂一下就高了，它可以补充掉硅的损失，不放硅的话也可以补偿不可逆那一部分，就是提高能量密度。
这个过程中间4680可以用预锂的方法，一点问题都没有，就看你对容量要求有多少。我们以前拆的ModelY里面的4680，测试只有23Ah，我们自己做都不止做23Ah，做26Ah很容易，再优化一下可以做到28Ah（加一点硅材料）。如果做到28Ah，正好是100Wh/个，一个4680就是100Wh（这样很好计算），就看你各个车厂对能量密度的要求怎么样，预锂是可以做得到的，但是成本会提高，说了半天还是性价比的问题，如果成本能够容忍，能量密度高，预锂以后循环寿命更好，我想这个事情是肯定可以做的。
还有循环寿命问题，有些车厂对循环寿命不在乎，比如松下2170，我们把它拆下来做循环寿命，500次左右就到80%了，它的循环寿命并不好，但是也够了。你想想充一次跑500公里，一个星期充一次差不多了，只要不跑网约车差不多了，一年才充50几次，一周一次，十年也才500次，还不一定100%DOD，所以有些车厂对循环寿命要求并不高，所以能量密度跟它的寿命加深度预锂肯定有好处，这就看各个车厂要求怎么样。
提问：问毛老师一个问题，现在已经做到4680了，以后还可能更大的吗？会不会在21和46之间有一个更优解，就是说21和46之间有一个比例会是成本更好。
毛焕宇：直径为什么定在46？这个问题有非常明确的答案，在2019年9月26日一个会议上面，Tesla给了两条曲线，横坐标是直径21开始，22，23，24，25，26，一直到60，这是横坐标。纵坐标是节省效率，有两条曲线，第一条是成本曲线，第二条是行驶里程曲线。省钱的曲线从21开始大幅上升，上升到46以后往下走了，正好在46是高峰，那个曲线网上都有。行驶里程没有峰值，好像是越大越好。至于怎么把这个峰值算出来的，我不知道。节省了多少钱，它是综合考虑，考虑到车，考虑到电池，考虑到电池包，考虑到电芯，考虑到电芯材料，一个综合考虑出现在峰值在46那个地方，所以就是46了，至于会不会做更大的呢？我说肯定会做大的。
这个电池还有一个好处，如果把4680升级到高度更高一点，如4695生产线基本上不用做太大改动，把夹具升高一点，涂布的时候用软件改一改就行了，所以升高不是问题，宝马一个95，一个120，这个高度是根据汽车下面离地间隙来确定的，各种车型都不一样，轮胎大小也不一样，轮胎大可以做高一点，轮胎小要做低一点。我亲眼看到有一家公司做的非常大，60×120，很大的生产线，可能有屋子这么大，现在已经有很多公司在做大圆柱，远远大于4680，直径也大了，高度也大，现在我们说做大圆柱不是4680，叫做46xx，如果直径也改动就干脆叫做xxxx，那就不知道是多大了。
提问：大圆柱注液是一个难题，毛博士这边有什么解决方案吗？
毛焕宇：有啊，今天我说叠切式的方法或者揉的方法，把两端都给它封闭起来了，以前的注液机根本就没有可能注进去电解液，但是现在我明确的告诉你，在国内就有非常好的解决方案，而且我们亲自做了，这个解决方案是什么呢？平常我们就是抽真空加压，最多一个大气压，现在是加高压，加到5公斤、6公斤的高压，电解液就进去了，这是非常好的一个解决方案。现在国内注液机工厂发明了非常智慧的注液方法，设备是现成的，而且效率非常高，比传统电池注液效率还高，这个设备都有了，注液完全不是问题。
提问：4680现在讲的都是在动力电池里面，那么在储能里面会有一些应用吗？如何跟大方形去竞争？
毛焕宇：4680本身我觉得没法竞争，因为太小了，而且用三元来做储能现在也不容许。
提问：我的意思是用铁锂的体系做。
毛焕宇：用铁锂做圆柱太小了，我觉得那个成本会算不过来。那就是刚才我跟你说过的，60x120或者更大还有点可能。现在MINI车里面用的那款电池是铁锂的34200，这么长跟接力棒一样的，磷酸铁锂做大圆柱肯定是大有可为的，也可以做储能，但成本可能不如大方型。
毛焕宇博士，苏州宇量电池有限公司董事长。拥有30多年锂电池开发和生产制造经验，先后在动力锂电池行业获得200多项国内外专利，培养了一批高学历、高素质的技术开发和生产制造团队骨干。1990年获加拿大纽芬兰大学电化学博士学位。1996年，他受中国电子工业部邀请从加拿大回国，受聘于中国电子部第18所（中国电子科技集团公司第十八研究所）领导高能锂离子电池开发。1997年3月，毛焕宇和团队研制出18650型锂离子电池样品，并于同年建成国内第一条锂离子电池示范线，结束了我国不能生产锂离子电池的历史。1999年被国务院授予外国专家在华最高荣誉奖“友谊奖”，2001年获中华人民共和国国际科学技术合作奖。2006年，毛焕宇成功带领比克电池在美国纳斯达克上市，使比克电池成为该交易市场首家中国锂电池企业。
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