【原创】4680电池,没有新革命


来源:中国粉体网   长安

[导读]  2020年9月23日,特斯拉在股东大会暨“电池日”活动上,发布了全新的无极耳4680电池。

中国粉体网讯  2022年2月19日,特斯拉发布信息,庆祝第100万个4680电池下线。



这说明,特斯拉的电池量产能力,居然走在了其供应商(松下、宁德时代、LG能源)之前。


国外,松下最早将于2023年起为特斯拉生产4680原型电池,其工厂年产量仅为10GWh;LG能源此前证实,正在开发4680电池,并计划在梧仓厂一条新产线量产。


国内,头部锂电池供应商正加速推进4680电池产线建设。宁德时代、亿纬锂能、比克电池今年将投入量产4680电池。其中,亿纬锂能与比克电池正积极建造厂房备产。


神乎其神的4680电池


2020年9月23日,特斯拉在股东大会暨“电池日”活动上,发布了全新的无极耳4680电池。据悉这款新型电池可提升5倍的能量、6倍的功率,并增加16%的续航里程,更关键的是,还能显著降低生产成本。



4680电池命名源于电池本身,46为电池的直径,80为电池长度,单位均为毫米。


4680电芯是特斯拉的第三代电芯。最初特斯拉采用的电池电芯为18650,其实就和我们现在使用的充电宝内部电芯一致,现在小牛电动车也依旧采用18650;而第二代电芯是之后在model 3上,使用了新的2170电池,单体容量比18650电池提升35%;第三代电芯4680电池单体容量比2170电池进一步提升500%,将装载于本季度末开启交付的Model Y上。


但是,4680电池真有马斯克宣传的那么神吗?


能量


马斯克宣扬4680电池的能量是松下2170电池的5倍,但他故意没有提到的是,4680电池的体积是后者的近5.5倍。4680电池的尺寸为46X80毫米,而不是21x70毫米,这就意味着能量密度的提升相当有限。


从形态上,18650、2170和4680的区别,似乎只是“卫生卷纸”越做越大而已。



功率


马斯克宣扬4680电池的功率是松下2170电池的6倍,这就不得不提4680电池的“无极耳”工艺。



如果把圆柱电池比喻成一个上下封闭的水杯,如果想要充放电使用,就需要在水杯的上下两边各扎一个小洞(电池上的一个小接点),满足电池的输入和输出的功效。如果水杯很大,但是洞很小,就会限制电池的原本电流功率。


而4680采用“无极耳”设计,其实就是在电池两边采用N个极耳排列,与其说是“无极耳”,不如说成是“全极耳”。依旧按照刚才水杯来比喻,4680直接把水杯的上下两个口全部削平,更大的口就可以提供电池更大的电流和功率,这也是为什么4680可以将电池功率提高6倍。


“无极耳”的“全输出”模式,导线变粗,内阻降低,既能提升电芯能量,又可以减少发热问题,也保证了电芯安全问题。


成本


成本下降一方面体现在电芯的使用数量上。以一款75KWh的新能源汽车为例,使用18650电池约需7100个电芯、使用2170电池约需4400个电芯,而使用4680电池仅需950个电芯。保证续航的同时,较少的电芯数量可以降低单车电池成本,也能提高生产效率。


另外一方面,4680大圆柱还可作为一种“结构电池”,灵活运用在各种车型的CTC设计上。全极耳、干电极、高镍高硅体系和CTC的新设计、新技术组合拳,在实现电池高能量、高功率密度的同时,还可以降低度电成本。


4680量产,三元电池利好?


目前,主流电池厂商的4680电池基本都采用高镍三元正极,加上大圆柱对硅基负极体积膨胀的容忍性更高,更加适配高镍+硅基负极体系。



但也有分析提到,4680只是一种电池尺寸,同样可以采用磷酸铁锂技术。中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教表示,“4680型号的主要应用是三元电池,但在其他材料体系电池中也可以用。”


伊维经济研究院院长吴辉分析,“短期内,磷酸铁锂电池成本优势明显,但长期来看,高能量密度是动力电池的发展方向。一旦磷酸铁锂电池的成本优势不再明显时,高能量密度的三元电池可能会成为更多车企的选择。而磷酸铁锂版的4680也有它的应用市场,如低速车、二轮车、微型电动车等。”


4680电池,没有新革命


电池的核心技术首推正负极材料,其次电解质、隔膜,最后才是封装。圆柱、方壳、软包都是封装技术,而4680电池是对圆柱工艺的改进,和比亚迪将方壳改成刀片,相差不多。


为什么没人提比亚迪的刀片电池改变了电动车产业呢?


新能源车的改进最强大的推动力在于电池技术,而电池技术革新首要在于正负极材料和电解质的改进。高镍(或者无钴)、掺硅补锂和固态(半固态),这些技术都直接以能量密度和安全性为目标,算是核心技术。


相对于电池核心技术,4680电池的改进相对边缘一些,很难对汽车行业格局产生大的影响。多年来,特斯拉的宣传能力往往跑在工程能力的前面。


此外,比克电池、亿纬锂能等电池厂商,不属于特斯拉供应商行列,也在试图生产4680电池。很有可能,它们生产的4680电池,与特斯拉所称的4680电池,只是尺寸相当,而技术细节大相径庭。


这也说明,封装技术没那么难以突破。所以,千万不要以为4680电芯能够革命电池行业。


资料来源:


时代周报、 汽车人杂志、科创板日报


(中国粉体网编辑整理/长安)

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除

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作者:长安

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