4680电池技术

4680型无极耳电池,是特斯拉发布了的新型电池类型,据介绍,该电池能量方面提高5倍,续航里程提高16%,动力方面提高6倍。松下已经开启4680电池试生产,2023年将供货特斯拉。

4680电池为特斯拉推出的直径为46mm,高度为80mm的新一代圆柱电池。

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对于电池来讲,能量密度提升时,功率密度会下降,直径46mm是圆柱电池兼顾高能量密度和高功率密度的最优选择

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4680电池的核心创新工艺就是大电芯+全极耳+干电池技术。

大电芯

4680电池较之前2170电池在直径和高度上具有提升,直径从27mm变为46mm,高度从70mm变为80mm,电芯厚度增加,曲率降低,空心部分更大。

尺寸变大优势:

1、降低电池成本:降低壳体在单位电池容量上的占比,结构件和焊接数量也显著减少(成本相比2170电池降低14%)。

2、提升能力密度:随着电池尺寸增大,电池组中电池数量减少,金属外壳占比减少,正极、负极等材料占比增加,能量密度提高。

3、bms系统更加省心:电池组中电池数量减少,对于电池的监测和状态分析更为简单。

4、结构强度增加,与CTC技术完美结合:4680尺寸更大结构强度更高,其作为结构电池成为车结构的一部分,既提供能源,也用作结构起支撑作用,节省了空间也减少了重量(10%),因此提升了续航里程(14%)。

 

全极耳

4680电池通过极耳结构的改变,大幅提升了电池功率、优化了散热性能、生产效率、充电速度。

极耳:从电芯中将正负极引出来的金属导电体,是电池充放电时的接触点。在电池工作中,电子从正极极耳流向负极极耳,其流经路径与电池内阻成正比,流经宽度与电池内阻成反比,而电池内部损耗功率与内阻的平方成正比,因此极耳接触面积越大,极耳间距越短,电池输出功率越高。

传统电池只有两个极耳,分别连接正极与负极,而4680电池实现了全极耳(直接从正极/负极上剪出极耳),从而大大增加了电流通路,并缩短了极耳间距,进而大幅提升了电池功率。

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干电池技术

干电极技术可同时用在正负极上。干电极工艺彻底跳过加入溶液步骤,可省略繁复的涂覆,烘干等工艺,大幅简化生产流程:将活跃的正负极颗粒与聚四氟乙烯(PTFE)混合,使其纤维化,直接用粉末擀磨成薄膜压到铝箔或者铜箔上,制备出正负极片。

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4680电池核心创新工艺为:大电芯+全极耳+干电池技术,增强了电池功率与安全性,提升了生产效率、快充性能,降低了电池成本,能量密度、循环性能有进一步的提升空间。目前技术难点在于全极耳的制作和焊接、干电极工艺。4680电池率先应用于高镍体系,预计22年上半年特斯拉及松下开始量产,将带动高镍正极+硅碳负极+碳纳米管导电剂+大圆柱结构件+新型锂盐需求,对应龙头将受益;国内大圆柱电池亿纬布局领先,拟投20gwh产能,预计将于23年放量。

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