马斯克 2006 年公布了一个伟大的愿景：造越来越便宜的电动车，替代燃油车、加速世界转向可持续能源。

　　中国正在快速接近这个目标。这里的新能源汽车平均售价已从去年的 20 多万元降到 18 万元以内，与燃油车齐平，明年还会继续下降。造车新势力、问界等原本瞄准 25 万-40 万元市场的品牌也在推出更便宜的车型。乘联会估计，2024 年中国每卖 100 辆车，就会有 42 辆是新能源车。

　　只是，特斯拉却正在缺席这个它参与开启的变革。至少在未来 18 个月里，特斯拉在中国市场不会有全新车型。它的 Model 3 和 Model Y 已经没有刚上市时的价格优势。特斯拉全球唯一的新车型 Cybertruck 在 2024 年的产量只有 12.5 万辆，且主要在美国交付。这款造型未来的皮卡起售价约 43 万元人民币，是 2019 年首次公布时的 1.5 倍。

　　特斯拉早先宣布的新车，低于 15 万元人民币的大众车型最早也得等到 2025 年二季度才能量产。到那时，Model 3 已经卖了 8 年，Model Y 已经卖了 5 年，期间只有不改变外形的一轮改款。

　　特斯拉 2020 年发布 4680 电池。在研发之初，马斯克认为电池制造效率太低，特斯拉可以重新发明电池制造流程，抛弃常规做法，降低 50% 成本。

　　4680 电池原计划在 2021 年开始量产，但直到今年年中才小规模量产。特斯拉美国得州工厂过去 4 个月只生产了 1000 万颗 4680 电芯，只够装 1.2 万辆 Cybertruck。

　　《晚点 LatePost》了解到，今年下半年，特斯拉开始找中国电池公司代工电池极片以满足产量要求。到明年二季度，松下会开始给特斯拉供应 4680 电池，但产能只够装载约 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” 的思考方式：即重新思考那些大多数人习以为常的惯例与陈规，追根溯源分析是否合理，再从物理学原理出发寻找新的更简单和便宜的解决办法，完成那些业内专家视为不可能的目标。4680 电池是这种做法的延续。

　　《马斯克传》中多次描述了第一性原理手到擒来的过程。在制造 SpaceX 火箭时，马斯克挑战权威，提出用更便宜的不锈钢替换碳纤维制造火箭，最终只花 NASA 登月计划 2% 的钱就造出了能飞上太空的 Starship。

　　特斯拉和马斯克执掌的技术公司似乎总能凭第一性原理另辟蹊径，证明传统观念是错的，一次次取得技术领先。

　　但在 4680 电池上，特斯拉的做法遇阻。这款电池决定着特斯拉下一代车的产能和定价，而它的量产时间和性能都没有达到最初发布时的目标。这是近年被不少公司奉为至宝的第一性原理的另一面：当遇上复杂创新，从原理出发推导重来常常只是一趟艰难旅程的起点。

　　马斯克提出过 “白痴指数”：用零件的价格除以这个零件所需原材料的成本。这个数字越大，说明这个零部件 “越白痴”，要么是中间环节太多，要么是制造效率太低。

　　每当遇到一个白痴指数过高的部件，特斯拉就会重新思考流程、革新制造方式以降低成本，使该指数尽量回归 “1”。马斯克追求让汽车的制造成本无限接近汽车所用的钢铁、铝、硅、锂等材料的成本之和。

　　2007 年，马斯克查询伦敦金属交易所的电池材料价格后，算出电池的 “白痴指数” 是 7：当时每千瓦时电池的锂、钴、镍等材料的成本只有 82 美元，但锂电池售价却超过 600 美元，这一数字已是索尼、松下等电池公司努力 20 年的结果。

　　特斯拉在 2014 年与松下合资建立电池超级工厂，期望以此降低电池成本。但到 2020 年，锂电池的 “白痴指数” 仍有 2，当时整车的实际白痴指数已小于 1.5。特斯拉仍得把汽车卖到 4 万美元（约 30 万元人民币，也就是 Model 3 的售价）才能保持毛利，马斯克认为这还不够便宜。

　　同在 2020 年，特斯拉宣布将研发制造售价约 2.5 万美元（按当时汇率计算约为 15 万元人民币）的低价电动车，以进入更主流汽车市场，与丰田卡罗拉等最畅销车型直接竞争。

　　支撑这一目标的是一个完整的电池降本计划。自 2018 年起，特斯拉成立代号 “跑路者”（Roadrunner）的项目组，开始筹划自研和自产电池。

　　第一性原理思考的本意是：不停质疑你能质疑的所有事，直到只剩下基础的事实与原理。特斯拉工作法中的第一条就是：“质疑每项要求”。

　　以这个视角看电池制造，特斯拉围绕降本目标更改了圆柱电池的尺寸，简化了延续几十年的湿法生产再烘干的繁复环节，设计了新的电池与制造流程。

　　特斯拉选择大圆柱结构：把圆柱电池的尺寸从直径 21 毫米、长 70 毫米提升至直径 46 毫米、长 80 毫米，这即是 “4680” 电池名称的由来。更大的圆柱结构，能提升单个电池中的能量物质占比，进而提升电池能量密度。

　　这一设计兼顾了制造效率与成本。目前主流的动力电池分为圆柱式和方形电池。圆柱形物体在流水线中的运转速度高于方形物体。方形电池龙头宁德时代每分钟能生产 25 个电芯，而圆柱电池龙头松下每分钟能生产 300 个 2170 电芯。圆柱式电池的弊端是，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。

　　大圆柱能大幅减少缝隙。一位电池公司研发负责人表示，车用圆柱电池直径控制在 45- 50 毫米时能最好地兼顾电池容量和空间利用率，如果尺寸再大，加工难度会提高，对空间利用率的提升也会变少。

　　“尺寸变大” 看着只是一个小改动，实际会带来一系列相互矛盾的改进。只把电池做大，极耳，即连接电池内外部电路的导电部分就要承担更多电流，更容易热失控，增大安全隐患。

　　“既然极耳朵不听话，那就扔掉它。” 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当极耳，这即是 “全极耳”（也称 “无极耳”）工艺，它能加快电池充电速度，还让电池更容易散热——电池外壳体积比原本的小片凸起的极耳更大，更容易散热。

　　电池公司在过去 30 年一直使用湿法工艺。它们将电池材料与有毒的粘合剂、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，在这个过程中充分蒸发有毒的溶剂和水分——整个工序极大增加制造成本。

　　特斯拉认为湿法工艺很低效：既然极片要做成 “干” 的，为什么要先把极片弄湿、再烘干？这就是马斯克觉得电池制造的白痴部分。湿法涂布的设备、人工、厂房成本占整个电池制造的 22.76%。

　　2019 年 2 月，特斯拉花 2.19 亿美元买下超级电容器（用于摄像机闪光灯等领域的电能储存设备）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。

　　干法电极不使用液态粘合剂，因此不需要烘烤，理论上制造起来更便宜、更快，对环境的破坏也更小。马斯克说，仅靠这个工艺，特斯拉就能将单位产能的设备支出减少三分之一，将电极生产车间的占地面积和能源损耗减少 90%。

　　特斯拉还希望加速电池流水线，来提升生产效率。马斯克羡慕啤酒等饮料制造业和造纸业的连贯与超高效率：造啤酒时，生产线没有任何断点，啤酒瓶封上盖后才会离开生产线，但电池的部分部件造完后，通常都要暂时离开生产线，靠小车运到下一个车间，再回到流水线上。现在最快的电池生产线 公里 / 小时，而最快的啤酒生产线 公里 / 小时。

　　特斯拉为此大幅合并了电池制造工序，开发集合多个工艺的设备。如 2021 年，特斯拉在柏林工厂启用了切割、卷绕和焊接的三合一一体机，这些任务本来需要 3 台不同的设备才能完成。

　　按马斯克在 2020 年的说法，整个 4680 电池方案能减少约 20% 的电池的制造成本，35% 的设备投资成本和 70% 的工厂占地面积。

　　当时的特斯拉将 4680 电池视为大规模扩张的基础：用投资更少的电池工厂生产储能和汽车电池，再用更便宜的电池制造售价 2.5 万美元的廉价车型，刺激销量、赚取更多利润，再投入到研发和新一轮产能扩张，形成增长飞轮，助力特斯拉在 2030 年实现一年卖 2000 万辆车的宏大目标。

　　做大电池，去掉弄湿电机再烘干的 “白痴部分”。这些显而易见的改进在过去数十年的电池工业中从未被实践，因为困难重重。

　　汽车制造流程相对短，且对精度和环境的控制要求较低，汽车制造的主要任务是成品组装，改进一个组装工序很少影响前后工序。电池制造则是将材料变成成品，流程相关性更强，前一个工序的成品就是后一个工序的原料。改进一个工序，意味着也要修改前后工序。

　　特斯拉为了使用干法电极技术，去掉烘干等步骤，就需要把烘干前的所有环节都变成 “干” 的。这占整个电池制造流程的 50% ，且对环境、精度的控制远高于其余工序。

　　湿法电极的核心是涂布。它的任务像抹奶油，把带有粘结剂的糊状电池正负极材料均匀涂抹在金属箔片上，涂抹厚度一般只有 30 微米。宁德时代等电池公司致力于提升涂布速度，现已能做到每分钟涂 100 米。涂布速度越快、质量控制越难。细微提升背后，靠的是数十亿次尝试中总结的经验。

　　干法电极同样要在金属箔片上附着正负极材料，但正负极材料为干粉状，附着力弱，它不像抹奶油，而更像撒沙子，且同样追求均匀度和速度。

　　2020 年，特斯拉申请了干法电极粘结剂专利，它改进了锂电池原本采用的 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。这让原本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。

　　但当时的特斯拉并不清楚要在正负极材料里混合多少粘结剂：粘结剂比例高了，电池中带能量的物质就会变少，能量密度会变。