不是烟雾弹,特斯拉的4680大电池来了

不是烟雾弹,特斯拉的4680大电池来了
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译|卢安琪
目前4680的产能相对于特斯拉的产销率来看只是杯水车薪 。
2月19日 , 特斯拉发布推文称 , 今年1月在加州工厂生产了第100万块4680电池 。
在看好特斯拉的人眼里 , 尽管数量不大 , 但这标志着4680电池正式进入了量产阶段 , 且预计特斯拉即将开始交付搭载4680电池的新型ModelY 。
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据了解 , 每辆ModelY大约需要1000个4680电池 , 100万个4680电池仅够生产约1000辆ModelY 。
由此可见 , 一百万块电池的生产对产业链来说只是个开始 , 想要推动产业变革 , 自产外的采购必不可少 。
目前 , 特斯拉正在美国加利福尼亚州、德克萨斯州、内华达州 , 以及德国柏林的四个超级工厂自产4680电池 。 同时 , 松下等企业也计划于2023年开始为特斯拉供货 。
而在国内产业链方面 , 宁德时代等多家头部企业也已投入4680电池量产布局 , 力求全方位加速推进4680电池产线建设 。
哪些方面实现了优化?
2020年 , 在特斯拉的电池日活动上 , 马斯克首次推出新型4680电池 。 4680电池以其尺寸命名 , 是一款直径46毫米、高80毫米的圆柱体电池 , 是21700电池体积的5.48倍 。
根据特斯拉公布的数据来看 , 4680电池的续航里程提升了16%、功率输出提升6倍、能量提升5倍 。 这款电池的变革升级体现在4个层面 。
首先 , 这款电池增大了尺寸 。 这一款由更大尺寸命名的电池 , 相比特斯拉现有21700电芯的直径21mm , 高70mm , 在尺寸上增加了约40% 。
特斯拉声称 , 对于圆柱形电池而言 , 直径46mm是结合了高能量密度和高功率密度的最佳选择 。
第二 , 4680采用了硅碳负极材料 。 这是一种理论上能量密度比传统石墨负极更高的材料 , 采用硅负极材料的锂电池质能密度可提高8%以上 , 体能密度则可达到提升10%以上 。
并且 , 由于石墨负极的电压十分接近锂的沉积电位 , 硅基负极材料相比之下有更好的安全性 。 硅材料来源广泛、成本低廉 , 普通人对硅原料甚至可以通俗地理解为沙子 , 这不失为一种十分环保的原料 。
然后便是无极耳技术(也称全极耳)的采用 , 也是特斯拉正在申请的新专利 。 当前的电池普遍采用“果冻卷设计” , 这是一种将阴极、阳极和隔板卷在一起 , 通过阴极耳和阳极耳连接到电池容器的正极和负极端子的设计 。
但这种设计下的电阻会随着续航距离的增加而提高 , 且极耳作为额外零件的存在增加了成本和制造难度 。
而无极耳技术是一种新型的电池制造方法 , 其核心设计理念是通过去掉极耳零件 , 将正负极集流体与盖板/壳体直接连接 , 从而成倍增大电流传导面积、缩短电流传导距离 。 同时大幅降低电池内阻 , 减少发热量延长电池寿命 , 并提高充放电峰值功率 。
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最后 , 干电极技术树立了动力电池新标准 。 传统电池需要先放置在NMP等有毒且昂贵的溶液中 , 然后再干燥并压成薄膜 。
而干电极技术则省去了放置溶液的步骤和干燥的过程 , 通过将活性正负粒子与聚四氟乙烯(PTFE)混合 , 使其原纤化 , 再将粉末直接碾压成薄膜 , 压在铝或铜的原材料上 。 这一工艺相对简单 , 且生产速度更快 。
不仅节约了传统方法带来的溶剂开支和覆膜机成本 , 同时解决了溶剂中的锂和碳若不能融合所带来的容量损失的问题 。 从而提高了约5%的电池能量密度 。