本文来历：智车科技 12月，特斯拉Cybertruck的交付掀起了一股特斯拉手艺高潮，除防弹车身和超出911的加快度表示，特斯拉4680电池手艺也再次成为话题。 今朝，各年夜厂商利用的动力电池首要有三种。欧洲韩国车企多利用软包电池，国内车企年夜大都利用方形电池，再就是特斯拉年夜范围利用的圆柱形动力电池。而4680电池，指的就是直径 46 mm、高 80 mm 的圆柱形电池。 01 4680电池缘起什么时候？ 特斯拉和圆柱电池的毗连发源在特斯拉推出第一款车型Roadster跑车。那时，特斯拉用的是1991年日本索尼公司发现的18650电池，即直径18mm，高度65mm的圆柱形电池，这也是世界上最古老的锂离子电池。特斯拉将18650电池年夜量组装在一路，做成高续航的电池包。Roadster跑车杀出重围，18650电池功不成没。 以后，特斯拉和松下成了慎密的合作火伴。两边配合研发了第二代圆形电池，也就是2170，它直径和高度别离是21mm和70mm。这款电池助力特斯拉model 3位居销量榜榜首。概况看起来，特斯拉和松下合作很顺畅，各取所需。现实上，松下一向暗戳戳卡马老板的脖子，Model 3定单接连不断，电池产能却像挤牙膏。 作为世界顶级工业能人，马斯克怎肯受制在人？必定会到来的电池自研之路早在计划中。从2018年最先，特斯拉便成立专门项目组，着手自研电池，力图把握电车的焦点手艺之一。随后为了撑持低价电动车打算，解脱供给商掣肘，特斯拉更是加鼎力度推动电池降本。在这些布景下，2020年，4680年夜圆柱电池应运而生。 记得在4680电池的发布会上，马斯克对其极尽歌颂，用了相当年夜的篇幅来介绍这款电池：“4680电池是庞大手艺冲破，估计只需要三年，4680电池便可以实现量产，到时辰特斯拉便可以造出一辆很是吸惹人，价钱只有2.4万的新电动车。” 马斯克为什么对4680电池如斯看好？从手艺层面看，它确切值得。据悉4680电池可以将特斯拉汽车续航提高16%，输出功率提高6倍，它的电池容量更是那时电池的5倍之多，并且本钱还下降16%。4680电池成功量产，对特斯拉而言是里程碑式的冲破。 02 年夜电芯+全极耳+干法工艺 和特斯拉之前利用的18650和21700圆柱形锂电池比拟，4680电池在电池容量、出产本钱和效力等方面上，有了很年夜优势。 起首是年夜电芯： 比拟方形电池，圆柱电池在封装为电池包时，圆柱与圆柱之间会有裂缝，空间操纵率比力低，圆柱体积的增年夜可以削减裂缝，有研发人员指出，车用圆柱电池直径节制在45- 50 毫米时能最好地统筹电池容量和空间操纵率，特斯拉在颠末多方尝试，遍历所有要害指标，发现46mm是本钱最小的电池外径，直径 46 mm、高 80 mm，是最完善的圆柱电池比例。 外形增年夜，削减了电池包中的单体电池数目，下降壳体在单元电池容量上的占比，布局件和焊接数目也显著削减，与2170电池比拟，本钱下降了14%。同时，电池组中金属外壳占比削减，正极、负极等材料占比增添，能量密度提高。 别的，4680电池布局强度增添，与CTC手艺完善连系。4680尺寸更年夜，布局强度更高，其作为布局电池成为车布局的一部门，既供给能源，也用作布局起支持感化，节流了空间也削减了10%的重量，续航里程晋升14%。 全极耳： 在布局上，与上一代2710比拟，4680电池除体型增年夜外，革命性地引入了全极耳（Full-tab）加集流盘（Current Collector）布局。 （特斯拉4680无极耳衬着图） 极耳是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，而电池内部消耗功率与内阻的平方成正比，是以极耳接触面积越年夜，极耳间距越短，电池输出功率越高。 传统电池只有两个极耳，别离毗连正极与负极，而4680电池将传统电池突出的极耳布局去失落，让全部电池底部和外壳充任极耳。 （双极耳、全极耳平面图 图片来历：逸飞激光） 这类改良带来的益处以下：因为电池电畅通路变宽，下降了内阻，内部消耗随之下降，从而极年夜晋升了输出功率，相当在2170电池的6倍；全极耳晋升了电池平安性，热量传输通道宽广，加强了电池的热不变性，更轻易散热；因为全极耳布局，电子更轻易在电池内部移动，电流倍率提高，是以充放电速度更快等等。 干电池手艺： 当下，电池制造手艺首要有两种，湿法工艺和干法工艺。 在曩昔30年，电池公司一向利用湿法工艺。湿法工艺包罗混料、涂布、烘干、NMP 收受接管、辊压的流程，在这个进程中需要充实蒸发有毒的溶剂和水份，工序繁琐，制造本钱较高，装备、人工、厂房本钱约占全部电池制造的 22.76%。 为了下降电池出产本钱，2019 年，特斯拉花 2.19 亿美元买下超等电容公司 Maxwell，将超等电容器的干法电极工艺应用到锂电池中，不利用液态粘合剂，省去了昂贵的涂覆机，跳过烘烤等传统步调，工艺简单，节流了本钱，极年夜地提高了出产效力。马斯克曾表露，仅靠这个工艺，特斯拉就可以将单元产能的装备支出削减三分之一，将电极出产车间的占地面积和能源消耗削减 90%。 除此以外，干法工艺还增添了电池能量密度。在有溶剂的环境下，锂与混有锂金属的碳不克不及很好地彼此融会，有第一次轮回容量损掉问题，干电池手艺会年夜年夜改良这类问题，从而晋升电池能量密度。 除年夜电芯+全极耳+干电池手艺，特斯拉4680电池采取的硅碳负极等新材料与新手艺也从头界说了圆柱电池，它的年夜范围量产和利用将带动正负极材料、封装手艺和布局件等范畴周全冲破，带动全财产链手艺改革。 03 难产的4680 4680电池的出产并不是风平浪静。4680电池将多项立异手艺融会也带来量产难度年夜的问题。从2020年发布4680电池至今，特斯拉一向处在手艺攻关和产能爬坡阶段。具体来讲，影响4680量产进度的首要有三项手艺：全极耳成型、集流盘焊接、激光封口。 全极耳成型。对全极耳成型，锂电业内首要有两个解决方案——切折和揉平。揉平工艺是指经由过程机械体例将卷绕后的极芯端面揉平成一个密实的平面。切折工艺的全极耳电解液注液时候更短，特斯拉以提高出产效力为方针，采取的即是切折全极耳手艺。 这一手艺对电池卷绕机精度要求很高，必需将表层平整度和精度误差保持在极小规模内，电池体积年夜，电芯厚，都极轻易造成极耳接触水平纷歧致，致使内阻一致性差，焊接后材料毗连不不变，良率难以包管。 集流盘焊接。激光焊接是4680出产进程中最主要的焊接工艺。4680的急流盘焊接工序十分复杂，存在焊接升温致使隔阂发生热缩效应，焊接时压力过年夜呈现焊接穿孔，或压力太小造成焊接不安稳，组件脱落等问题。 激光封口。操纵激光手艺对电芯壳盖与壳体进行圆周到封焊接的激光封口进程是4680壳体密封的要害步调。4680的外壳采取不容易焊接的钢壳镀镍的材质，壳壁更薄，对激光焊接工艺要求极高。 这三项高精工艺增添了特斯拉量产的难度，再加上4680圆柱电池的出产流程还未实现尺度化，各家电池厂商在工艺上有很多不同，因为以上诸多身分，特斯拉可否年夜范围量产4680电池被良多业内助士打上了问号。 04 曙光 在很多质疑声中，特斯拉终究在本年10月份官宣其德州超等工场在4680电池的出产上获得了重年夜冲破，该工场出产了第2000万块电池。而6月份特斯拉刚公布其德州工场出产了第1000万块4680电池，用4个月将产量翻番，这无疑是庞大的前进。 尽人皆知，德州工场今朝还只是一条产线在出产，到本年年末，别的三条产线也有可能开动。除此以外，有韩国媒体爆料，特斯拉弗洛蒙德工场的量产能力已到达月800万只程度。按照韩媒流出的数据，到来岁年中，加上弗洛蒙德的一条实验线和工场对面的新场地新线，特斯拉月产能将到达6,000万只。 别忘了，特斯拉在内华达还四条线在建。如许的量产能力一旦建成，单元本钱必定会年夜幅降落。? 固然几经延期，但特斯拉仍是一步步把吹过的牛皮圆了回来，用实打实的产量证实4680电池年夜范围量可以实现，此前立下方针——有能力出产100 GWh的4680电池，知足130万辆电动汽车需求的方针也近在咫尺，4680年夜范围贸易化曙光已在天边。 -End- 原文题目:马斯克吹了三年的“锂电之光”4680，此刻如何了？
