第一性原理能启示正确的探究方向，但它不是生仅途径自身 。

文丨李梓楠。敢样
修正丨程曼祺 黄俊杰。造电

马斯克 2006 年发布了一个重大的池丨愿景：造越来越廉价的电动车 ，取代燃油车、难诞加快显示转向可持续动力。生仅

我国正在快速挨近这个方针。敢样这儿的造电新动力轿车均匀价钱已从上一年的 20 多万元降到 18 万元以内
，与燃油车齐平，池丨下一年还会持续下降
。难诞造车新势力、生仅问界等本来瞄准 25 万-40 万元商场的敢样品牌也在推出更廉价的车型
。乘联会估量，造电2024 年我国每卖 100 辆车 
，池丨就会有 42 辆是新动力车。

仅仅是是
，特斯拉却正在缺席这个它参加敞开的改造。至少在未来 18 个月里 ，特斯拉在我国商场不会有全新车型 。它的 Model 3 和 Model Y 现已没有刚上市时的价钱优势。特斯拉全球仅有的新车型 Cybertruck 在 2024 年的产值仅仅是有 12.5 万辆
，且主要在美国交给
。这款造型未来的皮卡起价钱约 43 万元人民币 ，是 2019 年初次发布时的 1.5 倍。

特斯拉新近宣告的新车，低于 15 万元人民币的群众车型最早也得比及 2025 年二季度才干量产。到那时，Model 3 现已卖了 8 年，Model Y 现已卖了 5 年，期间仅仅是有不改动外形的一轮改款。

使特斯拉堕入 5 年车型真空期的一大症结是 4680 电池量产延期多年。

特斯拉 2020 年发布 4680 电池。在研制之初 ，马斯克以为电池制作功率太低，特斯拉抄获从头创造电池制作流程 ，丢掉常规做法
 ，下降 50% 本钱 
。

4680 电池原方案在 2021 年开头量产
，但直到本年年中才小计划量产 。特斯拉美国得州工厂曩昔 4 个月仅仅是出产了 1000 万颗 4680 电芯，仅仅是够装 1.2 万辆 Cybertruck。

《晚点 LatePost》了解到 ，本年下半年 ，特斯拉开头找我国电池公司代工电池极片以满意产值要求 。到下一年二季度，松下会开头给特斯拉供给 4680 电池，但产能仅仅是够装载约 6 万辆车 。

从 Roadster 到 Model 3，再到 Model Y，特斯拉在数代新车型上都运用 “第一性原理” 的考虑方法 ：即从头考虑那些大多数人习以为常的常规与陈规 
，追根溯源剖析是否合理，再从物理学原理动身寻觅新的更简略和廉价的处理方法，完结那些业界专家视为不或许的方针。4680 电池是这种做法的接连。

《马斯克传》中屡次描绘了第一性原理手到擒来的进程。在制作 SpaceX 火箭时，马斯克应战威望 ，提出用更廉价的不锈钢替换碳纤维制作火箭，终究仅仅是花 NASA 登月方案 2% 的钱就造出了能飞上太空的 Starship。

特斯拉和马斯克掌握的其它技术公司好像总能凭第一性原理另辟蹊径 ，证明传统观念是错的 ，一次次获得技术抢先。

但在 4680 电池上，特斯拉的做法遇阻 。这款电池决议着特斯拉下一代车的产能和定价，而它的量产时间和功效都没有到达开头发布时的方针 。这是近年被不少公司奉为至宝的第一性原理的另一面：当遇上杂乱立异，从原理动身推导重来常常仅仅是是一趟困难旅程的起点。

从头创造电池和电池工厂。

马斯克提出过 “痴人指数” ：用零件的价钱除以这个零件所需原资料的本钱。这个数字越大 ，阐明这个零部件 “越痴人” ，要么是中间环节太多，要么是制作功率太低。

每逢遇到一个痴人指数过高的部件，特斯拉就会从头考虑流程、改造制作方法以下降本钱 ，使该指数尽量回归 “1”。马斯克寻求让轿车的制作本钱无限挨近轿车所用的钢铁、铝、硅 、锂等资料的本钱之和。

2007 年，马斯克查询伦敦金属交易所的电池资料价钱后 ，算出电池的 “痴人指数” 是 7 ：其时每瓦时电池的锂、钴、镍等资料的本钱仅仅是有 82 美元 ，但锂电池价钱却逾越 600 美元 ，这一数字已是索尼、松劣等电池公司尽力 20 年的作用
。

特斯拉在 2014 年与松下合资树立电池超级工厂 ，期望以此下降电池本钱。但到 2020 年 ，锂电池的 “痴人指数” 仍有 2 ，其时整车的实践痴人指数已小于 1.5。特斯拉仍得把轿车卖到 4 万美元（约 30 万元人民币，也便是 Model 3 的价钱）才干坚持毛利，马斯克以为这还不行廉价。

同在 2020 年 ，特斯拉宣告将研制制作价钱约 2.5 万美元（按其时汇率核算约为 15 万元人民币）的贱价电动车，以进入更干流轿车商场，与丰田卡罗拉等最热销车型直接竞赛。

支撑这一方针的是一个完好的电池降本方案。自 2018 年起
，特斯拉建立代号 “跑路者”（Roadrunner）的项目组 ，开头谋划自研和自产电池。

第一性原理考虑的原意是：不断质疑你能质疑的全部事 ，直到仅仅是剩余根底的现实与原理。特斯拉工作法中的第一条便是：“质疑每项要求”。

以这个视角看电池制作，特斯拉环绕降本方针更改了圆柱电池的尺度，简化了接连几十年的湿法出产再烘干的繁复环节，嘲笑了新的电池与制作流程。

特斯拉挑选大圆柱结构：把圆柱电池的尺度从直径 21 毫米、长 70 毫米进步至直径 46 毫米 、长 80 毫米，这便是 “4680” 电池称号的由来 。更大的圆柱结构，能进步单个电池中的能量物质占比，从而进步电池能量密度
 。

特斯拉运用的三种不同尺度的圆柱电池。图源：松下官方 。

这一嘲笑统筹了制作功率与本钱 。现在干流的动力电池分为圆柱和方形电池。圆柱形物体在流水线中的工作速度高于方形物体。方形电池龙头宁德年代每分钟能出产 25 个电芯，而圆柱电池龙头松下每分钟能出产 300 个 2170 电芯 。圆柱电池的坏处是，在封装为电池包时，圆柱与圆柱间会有缝隙 ，空间利用率低于方形电池。

圆柱电池在摆放时会留下缝隙。

大圆柱能大幅减少缝隙 。一位电池公司研制负责人表明 ，车用圆柱电池直径操控在 45- 50 毫米时能最好地统筹电池容量和空间利用率，要是尺度再大 ，加工难度会进步，对空间利用率的进步也会变少 。

“尺度变大” 看着仅仅是是一个小改动，实践会带来一系列彼此对立的改善。仅仅是把电池做大，极耳，即衔接电池内外部电路的导电部分就要承当更多电流 ，更简略热失控
，增大安全隐患。

图中杰出的绿色和灰色部分为正负极耳。来历：逸飞激光招股书 。

“已然极耳朵不听话，那就丢掉它。” 马斯克说 。特斯拉随即去掉了电池极耳，改为让整个电池底部和外壳充任极耳 ，这便是 “全极耳”（也称 “无极耳”）工艺，它能加快电池充电速度，还让电池更简略散热——电池外壳体积比本来的小片突起的极耳更大，更简略散热。

电池公司在曩昔 30 年一向运用湿法工艺。它们将电池资料与有毒的粘合剂、液态溶剂混合，然后涂在薄薄的箔片上。加工完的极片要在长达 100 米 、温度达 90 度的烘箱中烘烤 12 个小时 
，在这个进程中充沛蒸腾有毒的溶剂和水分——整个工序极大添加制作本钱。

特斯拉以为湿法工艺很低效
：已然极片要做成 “干” 的，为什么要先把极片弄湿、再烘干？这便是马斯克觉得电池制作的痴人部分。湿法涂布的设备 、人工、厂房本钱占整个电池制作的 22.76% 。

2019 年 2 月，特斯拉花 2.19 亿美元买下超级电容（用于摄像机闪光灯等范畴的电能贮存设备）公司 Maxwell ，将超级电容器的干法电极工艺改用到锂电池中，直接把极片做成干的。

干法电极不运用液态粘合剂 ，因此不需求烘烤
，理论上制作起来更廉价、更快 ，对环境的损坏也更小。马斯克说，仅靠这个工艺，特斯拉就能将单位产能的设备开销减少三分之一，将电极出产车间的占地面积和动力损耗减少 90%。

现在一条方形电池产线的设备开销约为 1.7 亿元人民币，而 4680 电池产线的设备开销仅需 5000 万-6000 万元。

特斯拉还期望加快电池流水线 ，来进步出产功率 。马斯克仰慕啤酒等饮料制作业和造纸业的连接与超高功率：造啤酒时，出产线没有全部断点
，啤酒瓶封上盖后才会脱离出产线，但电池的部分部件造完后
，一般都要暂时脱离出产线 ，靠小车运到下一个车间，再回到流水线上 。现在最快的电池出产线工作速度为 6 公里 / 小时
，而最快的啤酒出产线可达 30 公里 / 小时。

特斯拉为此大幅兼并了电池制作工序 ，开发调集多个工艺的设备。如 2021 年，特斯拉在柏林工厂启用了切开、卷绕和焊接的三合一一体机 ，这些使命本来需求 3 台不同的设备才干完结。

按马斯克在 2020 年的说法 ，整个 4680 电池方案能减少约 20% 的电池的制作本钱，35% 的设备出资本钱和 70% 的工厂占地面积。

其时的特斯拉将 4680 电池视为大计划扩张的根底 ：用出资更少的电池工厂出产储能和轿车电池 ，再用更廉价的电池制作价钱 2.5 万美元的廉价车型，影响销量、赚取更多赢利 ，再投入到研制和新一轮产能扩张，构成添加飞轮 ，助力特斯拉在 2030 年完结一年卖 2000 万辆车的庞大方针。

完美的嘲笑 ，困难的制作。

做大电池，去掉弄湿电机再烘干的 “痴人部分” 。这些显而易可可见的改善在曩昔数十年的电池工业中从未被实践  ，因此困难重重   。

第一个难题是流程改造。

轿车制作流程相对短，且对精度和环境的操控要求较低，轿车制作的主要使命是制品拼装，改善一个拼装工序很少影响前后工序
。电池制作则是将资料变成制品 ，流程相关性更强
，前一个工序的制品便是后一个工序的质料 。改善一个工序
，意味着也要修正前后工序。

特斯拉为了运用干法电极技术，去掉烘干等过程 ，就需求把烘干前的全部环节都变成 “干” 的 。这占整个电池制作流程的 50% ，且对环境 、精度的操控远高于其他工序。

湿法电极的中心是涂布。它的使命像抹奶油 ，把带有粘结剂的糊状电池正负极资料均匀涂改在金属箔片上，涂改厚度一般仅仅是有 30 微米。宁德年代等电池公司致力于进步涂布速度，现已能做到每分钟涂 100 米。涂布速度越快 、质量操控越难。纤细进步背面 ，靠的是数十亿次测验中总结的经历 。

干法电极相同要在金属箔片上附着正负极资料，但正负极资料为干粉状 ，附着力弱 ，它不像抹奶油，而更像撒沙子，且相同寻求均匀度和速度。

为把沙子撒地均匀、粘得结实，特斯拉研制了新的粘结剂。

2020 年，特斯拉申请了干法电极粘结剂专利 ，它改善了锂电池本来选用的 PVDF 粘结剂。从微观层面看 ，这种新粘结剂被滚压后会纤维化，就像一张网
。这让本来在平面上撒沙子变成 “就像在棉花糖上撒沙子”
，一位干法电极工艺专家说 。

但其时的特斯拉并不清楚要在正负极资料里混合多少粘结剂：粘结剂份额高了
，电池中带能量的物质就会变少 ，能量密度会变低，且粘结剂会阻止锂离子在电池中的活动 ，这会缩短电池循环寿数；但粘结剂份额太低  ，资料的附着力又不行
。

衡量粘结剂作用的一个直观规范是电池首效（第一次充放电时电池的电量占嘲笑容量的份额）。一位拆解过 4680 电池的工程师称，特斯拉在本年年中的样品能将首效做到 88% ，而其他参加该项意图电池公司仅仅是能做到 85%  ，但还未到达量产电池的水准。现在干流的动力电池首效逾越 92% 。

“以这个首效计算，特斯拉 4680 电池的循环次数可逾越 1000 次
，但现在干流的电池的循环次数逾越 2500 次。” 他说
。

资料研制还仅仅是处理了约 20% 的量产难题 ，接下来还有设备研制 。

干法电极设备需求用适宜的力度将材猜中的粘结剂滚压成适宜的纤维化状况 。在试验室环境中，这件事很简略。但大计划出产要求设备能接连 、精准地处理整个使命。

辊压要屡次进行 ，要是仅仅是压一次
，就没有满足的操作空间来调整设备参数  。特斯拉揭露的专利中，选用了三个滚轮，分两次履行辊压动作。但一位挨近设备供给商的人士称，特斯拉后来将辊压设备的滚轮数量添加到了 7 个 。

现在职业运用的干法电极设备。

越来越多的滚轮的确进步了精度上限 ，但又添加了调试难度，每调整一次前面的滚轮
，后续全部滚轮的参数都会改变 。

在制作范畴经常灵光乍现，勇于测验的特斯拉
，也不得不堕入这样的低效怪圈。调试设备和工艺没有捷径，它需求一次次测验 。且往往牵一发起全身，改一处得调整多个环节。去掉弄湿正负极资料再烘干的 “剩余环节” ，比马斯克开头幻想得难得多 。

特斯拉的做法是自己嘲笑设备 ，再找锂电设备公司做代工出产 ，帮忙战胜一点儿设备问题。

一位曾触摸过特斯拉的设备供给商人士称，特斯拉会给到设备中心图纸，并约束供给商修正嘲笑。“终究的作用是，设备工程师不明白工艺 ，特斯拉的人不明白设备，设备供给商花了很长时间才造出能用的设备，但仍然不符合特斯拉的要求。” 他说 。

2021 年，特斯拉找了多家电池设备供给商制作设备，其间部分设备方案现已被放弃 。《晚点 LatePost》了解到，一家龙头锂电设备供给商曾向特斯拉供给了整条 4680 产线设备，并派出一个近 50 人的工程团队去得州帮忙特斯拉优化产线 ，该团队已在 2022 年底撤走 。

出产设备的另一个难点是焊接机 。

本来的电池极耳仅仅是有一小片，而 4680 电池选用全极耳嘲笑，需求焊接的极耳面积成倍添加 。焊接面积越大 ，就越简略犯错
。焊接机输出的能量过大会焊穿极耳  ，能量不行焊接就不结实，两种状况都会让电池作废 。

“特斯拉到本年也没有清晰界说焊接作用要做到什么样 。特斯拉从源头去改造，但到落地的细枝末节上他们也把禁绝，于是就花钱找人帮他圆梦。” 一位设备供给商人士称，特斯拉并未给出更好的极耳焊接操控方案 。此外 ，特斯拉还在激光密封等环节遇到了良率应战 。

到上一年年底，特斯拉的 4680 电池出产良率仅仅是有 92%。按照电池职业测算，4680 电池的良率要逾越 95%，才干压低本钱 ，完结商用。

特斯拉出产线的功率也远未到达职业的预期。一位设备厂商人士称 ，本年初，特斯拉 4680 电池的出产功率约为 85 个 / 分钟，此前职业以为 4680 电池的功率上限是 350 个 / 分钟
。

当特斯拉的出产线以更快的速度运行时，制作进程中的品控难题还会持续呈现
。

“即便仅仅是漏掉 0.001% 的尘埃和碎片 ，这些东西也会导致电池短路，试验室环境不会扩大纤细的或许性
，但工厂会。你会一向发现新的失利方法 。” 特斯拉电池项目负责人德鲁·巴格利诺在本年 3 月的出资者日上说 。

现在，特斯拉的 4680 电池制作方案还未定型。“问题不止在出产 ，嘲笑也在修正
，经常是一个流程还没顺完 ，就要开头做下一个版别 。” 一位特斯拉工程师告知《晚点 LatePost》 。

仅仅是有特斯拉才敢这样造电池
。

据职业人士测算，要是不执着于干法电极，4680 电池也能将 Model Y 的本钱减少约 8%，也便是将电池本钱减少 20%
。尽管这还不到马斯克方针的一半，但放在动力电池职业已是了不得的效果 ，松下 、宁德年代需求至少三年才干到达相似的降本作用。

特斯拉却坚持开发干法电极工艺  ，乃至不吝延迟 Cbyertruck 和下一代车的交给节奏。在马斯克的想象里，4680 电池并不仅仅是服务年销 200 万辆的特斯拉当下，而是要支撑年销 2000 万辆的未来。

仅仅是有更廉价的电池才干支撑特斯拉造出 2.5 万美元的廉价车型 ，到达这个方针 。本年 3 月
，特斯拉已完结车型研制 ，并打破了更大计划的一体压铸技术。4680 电池成了阻止方案的终究一块拦路虎
。

轿车职业，仅仅是有特斯拉会这样不吝代价超前投入技术 ，并将自己的商业扩张与技术打破绑定在一起。收益与危险都被扩大 。

特斯拉此前的成功和当下的遭受，都出自第一性原理衍生的方法论：丢掉职业陈规、质疑原有要求，从最实质的物理学动身从头想一件事该怎样做 。

这一方法论能行得通的情境往往是
：特斯拉要应战和推翻的是某一技术阶段发生的老做法或习气
，而现在现已有新技术抄获绕开从前的约束
。马斯克敏锐地看出曩昔的约束已不复存在，捅破了那层资深专家脑中隐形的 “不或许” ，直抵处理之道。

这需求技术直觉和判别
。但马斯克或全部个人都难以客观全面地评价一个时期的全体技术与工程水平。

有些状况下，马斯克的主意刚好能找到技术与工程支撑
：当他从玩具制作上想到一体压铸时，地球上刚好存在一家能制作出 6000 吨压铸机的公司——力劲。

SpaceX 运用的 33 台发起机并联推动方案也是前苏联科学家在 1970 年代测验过却失利的想象。火箭发起机在推流时会相互影响，需求实时调整发起机设置 。其时的核算机无法一起操控这么多发起机。而到 SpaceX 落地这一想象的 2023 年，核算机算力和算法已能完结杂乱使命——干流 AI 芯片的算力是 50 年前的 10 亿倍。

在以上这些例如中 ，马斯克回到原点，从头考虑了那些多年来被一挥而就承受的习气。在历史悠久的轿车业和航天业，大型厂商日复一日沿既定出产流程寻求出产功率的极致，难有跳出来考虑的认识或余裕。

第一性原理的约束则是它不或许逾越年代约束。当特斯拉的方针无法被当下的技术完结，它也得支付严重的时间与金钱投入，才干缓慢行进一点点。

2017 年量产 Model 3 时，特斯拉曾栽过跟头 ：马斯克其时以为抄获用机械臂彻底替代人工，这是制作业的必然
。但他高估了整个自动化技术的水平，机械臂连简略的整理电线都做欠好。特斯拉随即堕入产能阴间，马斯克从头把工人召回工厂才走出危机 。

电池制作也是这样一个范畴 ：它触及多学科杂乱使命 ，工序之间环环相扣，牵一发起全身 。“用湿的正负极资料涂布、再烘干” ，这是马斯克开头以为多此一举的环节。但删去这个环节，就需求把整个从混料、涂布、模切到烘干的工艺都推倒重来。

即便特斯拉能在试验室里完结上述流程，接下来它还得处理大计划量产和商业化两个相得益彰的难题 。100 万辆电动车对应十多亿颗电芯 ，这需求在同一套设备上重复数十亿次出产工艺  ，并到达必然的良率基准线，且操控好本钱。

多位职业人士猜测 ，特斯拉会在 2025 年大计划量产 4680 电池 ，但终究量产的版别功效将比 2020 年发布时的版别大幅缩水。特斯拉现在出产的 4680 电池能量密度仅仅是有 265Wh/kg 
，比职业猜测的 330Wh/kg 低近 20%。搭载这款电池的 Cybertruck 的最高续航仅仅是有 547 公里
，远低于此前 800 公里的方针 。

从 4680 电池发布至今
，特斯拉用 3 年时间仅仅是完结了开头方针的 1/3，量产了工艺更简略的干法石墨负极 ，但接下来还有更难的干法硅负极和正极。

站在严酷的商业竞赛视点：慢 ，偶然不行承受 。特斯拉的产品节奏被打乱 。在最应该乘胜追击的时间，特斯拉的新车断档几年。

而站在技术进化的视点 ，特斯拉给整个职业探了路：4680 电池一致了大圆柱动力电池的尺度规范；现在 ，宁德年代等电池巨子也开头探究干法电极工艺 ，将这一工艺理念拓宽至电池隔阂等部件 。4680 电池或许正在带动动力电池制作的一次技术革命
。

题图来历：特斯拉 X 账号。