4080电池参考资料.pptx

简介

定义：

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。;核心创新

大电芯+全极耳+干电池技术

性能突破：

4680电池大幅提升了电池功率（6倍于2170电池），降低了电池成本（14%于2170电池），优化了散热性能、生产效率、充电速度，能量密度、循环性能有进一步的提升空间。结构改变

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。;全极耳结构

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。;全极耳优势

1、提升了输出功率：电池电流通路变宽，且内阻大幅减少，内部损耗随之降低，进而大幅提升了电池功率（6倍于2170电池）。

2、提升安全性：圆柱电池与片状电池不同，其散热为轴向居多，热量从极耳出散出。传统圆柱电池如2170只有两个极耳，热量传输通道窄，因此散热效果不好。4680电池极耳面积大大增加，热量传输通道宽阔，大大改善了散热效果（只有传统圆柱电池的20%），增强了电池的热稳定性。

3、快充性能大幅提升：由于全极耳结构，电子更容易在电池内部移动，电流倍率提高，因此充放电速度更快。

4、提高生产效率：消除生产线添加极耳的流程和时间，节省设备空间，减少出现制造缺陷的可能。;全极耳工艺难点

1、全极耳制作中，极耳的收集问题：通俗的理解就是把极耳折在一起的工艺，目前有揉压极耳、切跌极耳、多极耳三种：

1）揉压极耳的极耳形态不受控，容易发生短路，制造时两段封闭，电解液渗入阻碍大；

2）切跌极耳（Tesla）斜切成片卷起，比无规则挤压好一些，占空间较小，但表面起伏度较大，制造时两段仍封闭，注液不能连续生产；

3???多极耳很难折叠整齐，极耳位置误差在外圈易被放大。

2、全极耳与集流盘或壳体连接中，对激光焊接技术要求较高：从点焊（传统两个极耳）到面焊（4680电池全极耳），焊接工序和焊接量都变多，激光强度和焦距不容易控制，易焊穿烧到电芯内部或者没有焊，目前电池良率较低（80%）。

图Tesla切跌极耳成品;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%）。

尺寸变大劣势

增加发热量：电池尺寸越大，发热越多，散热越难，因此热量控制更困难，电池爆炸产生的威力越大，为之前电池厂商想增加电池尺寸的最大瓶颈，Tesla通过全极耳技术进行了热稳定性能的突破。

实际性能表现

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。与2170电池相比，4680电池能量方面提高了5倍，目前续航里程的提升（16%）主要来自CTC技术（14%），随着材料体系的不断升级，电池能量密度有进一步提升空间。

干电池技术

干电极技术可同时用在正负极上。

传统湿法工艺

需要将材料放置溶液中，再进行干燥和压成膜：使用有粘合剂材料的溶剂，其中NMP（N-甲基吡咯烷酮）是其中一种常见溶剂，将具有粘合剂的溶剂与负极或正极粉末混合后，将浆料涂在电极集电体上并干燥，其中溶剂有毒需回收，进行纯化和再利用，中间需要巨大、昂贵且复杂的电极涂覆机器。;3.3.干电池优势

1、工艺简单，节省成本：不采用溶剂，省去了昂贵的涂覆机。

2、提升生产效率：干电极技术使生产速度提升至以前的七倍。

3、增加电池能量密度：有溶剂的情况下，锂与混有锂金属的碳不能很好的彼此融合，有第一次循环容量损失问题，干电池技术会大大改善这种问题，从而提升电池能量密度。同时增加正极材料厚度，从55μm提升至60μm提升活跃电极材料比，使能量密度提升5%同时，保证功率密度。

3.4.干电池工艺难点

目前工艺不成熟，电池要做厚，圆柱要卷起来，容易开裂。

4.硅负极

4.1.优势

1、理论能量密度更高：石墨负极理论最大电池容量372Wh/kg，硅负极理论最大电