特斯拉4680电池：激光蚀刻的“无极耳”箔片让更大的电芯运行更凉爽，而非更热

在2020年9月22日的电池日上，埃隆·马斯克和德鲁·巴格利诺发布了4680：一种直径46毫米、高80毫米的圆柱形电芯，体积约为当时为特斯拉供电的松下2170电芯的六倍，将由特斯拉自产。做大的意义在于封装：加州大学圣迭戈分校的孟颖指出，大尺寸规格减少了每个电芯周围的无活性材料，因此电池包级别的能量密度上升、成本下降。特斯拉声称新设计将使每千瓦时成本降低56%。

问题出在极耳上。在每个电动汽车电芯中，薄铜箔和铝箔集流体通过小型焊接极耳将电流导出，而这些极耳拖累了电芯：它们占用涂覆面积，需要专门的超声波焊接，并将所有电流集中通过一个点，而随着电芯变大，这一问题会愈发严重。常规的解决办法——增加极耳、加大焊点，或者干脆不把电芯做大——要么增加成本，要么让限制依然存在。

特斯拉的答案是彻底取消极耳。巴格利诺描述了用激光在集流体箔片上形成图案，使其与电极保持数十个连接——即印在电池日T恤上的“瓦片式螺旋”。“电子必须行进的距离大大缩短，”马斯克说：尽管电芯更大，它却具有更好的功率重量比。密歇根大学电池实验室负责人格雷格·莱斯证实了这一逻辑——去掉极耳释放了更多涂覆面积，在不改变其他任何东西的情况下提高了容量。

用激光切割箔片，使整个边缘成为极耳

电阻随电流路径长度增加而增大；将集流分散到整个电极边缘，无论电芯壳体变得多宽，都能缩短这一路径。

极耳浪费涂覆面积，并且要求对每张箔片进行精密焊接；去掉它们就从装配线上删除了一个缓慢且易出故障的步骤。

更大的电芯意味着每个电池包中电芯更少——更少的外壳、焊点和母线连接，而成本和无效质量恰恰存在于这些地方。

这一诀窍纯粹是几何上的：电芯的功率重量比得到改善，而化学体系、涂层和供应商保持不变。

找到阻碍规模化的那个部件，然后删掉它。曾服务于笔记本电脑电芯的焊接极耳在46毫米时成为瓶颈；去掉它，就把一个制造限制变成了功率优势。

产能爬坡比宣传的要慢：特斯拉在2022年和2023年一直在与干电极瓶颈作斗争。到2023年第一季度财报电话会议时，巴格利诺表示，特斯拉在得克萨斯超级工厂生产的不仅是第一代无极耳电芯，还有“一个更易于制造的第二个版本”，产量环比增长50%，单位成本当季下降25%。该电芯还解锁了结构化电池包——以电芯作为车辆地板——据称使资本成本降低50%，每GWh工厂规模缩小66%；得克萨斯制造的Model Y率先搭载，随后是Cybertruck。