易坊好文馆

  1. 首页 > 玩科技 >

材料|新物种4680电池：看起来很美，造出来不易

创新 制造 电池 材料 结构 工艺 散热 刀片 集成度 方形 圆柱

近日 ， 4680电池又热闹起来 。
去年9月 ， 特斯拉电池日推出4680电池 ， 一度引起骚动 ， 但此后沉寂 ， 近期有报道称良品率已从去年的20%提高到了接近80% ， 预计明年具备量产可行性 。
无独有偶 ， 近日国内锂电企业亿纬锂能公告建设20GWh大圆柱电池生产线 ， 据称包括4680电池 。 一时激起产业圈及资本圈的新一轮热情 。
实际上 ， 4680电池的量产并不容易 ， 这是其本质决定的 。 4680总体上是方形电池的工艺思路 ， 但套用了圆柱电池的外形结构 。 这样复合的产品背景 ， 优点突出 ， 难怪马斯克颇为赞赏 ， 但问题也不可避免 。
让我们看看这个新物种 。
4680电池本质是结构创新
4680电池 ， 本质上是结构创新 。
我们知道 ， 锂电池一般可以按照两个维度来划分：一是电池材料 ， 比如三元、磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂、无钴电池等 ， 这是电化学课题；另一个是电池结构 ， 比如圆柱、方形、软包、刀片 ， 这个更像是物理课题 。
4680电池 ， 是圆柱电池从较小的1865到2170之后 ， 进一步做大的创新 。 1865的电池容量一般为2.6-3.5Ah ， 2170一般为4-5Ah ， 而4680可以做到20-30Ah ， 电池容量有了5倍左右的提升 。
圆柱电池的大小型号较少 ， 但方形电池基于结构优势 ， 从小到大的型号则比较丰富 ， 小方形可以50Ah ， 大方形可以到200Ah以上 ， 市面上五花八门 。
刀片电池 ， 本质上也是电池结构从小到大的创新 ， 比亚迪刀片电池为138.5Ah（磷酸铁锂） ， 近期蜂巢能源推出的短刀片电池为184Ah（磷酸铁锂） 。
电池结构创新 ， 往往对工艺要求较高 ， 甚至需要不同的生产设备 。 比如刀片电池因为较大 ， 需要采用叠片的方式 ， 而一般方形电池仍然可以采用卷绕的方式 。
优点突出 ， 看起来很美
锂电池作为生产资料 ， 主要性能指标包括安全性、能量密度、循环次数、成本等 ， 有些跟电池材料有关 ， 有些跟物理结构有关 。
4680电池 ， 既然是结构创新 ， 那这种结构相对小圆柱、方形或软包结构 ， 带来的主要好处是：
散热性及安全性：直径增加 ， 卷绕变长 ， 采用无极耳设计并使用铜箔 ， 有助于降低内阻、减少发热 。 轴向散热 ， 底部面积较大 ， 也可以提高散热性 。 系统集成之后 ， 圆柱相对于方形或软包的散热性也更好 。 此外 ， 一致性也比较好 。
能量密度提升：电池容量更高 ， 单体能量密度可以更高 。 同时 ， 圆柱电池的系统集成度更高 ， 甚至可以直接CTC ， 系统能量密度也可以大幅提高 。
直接生产成本降低：制造设备成本比方型电池低40%以上 ， 制造速度比相同容量的方型电池快2倍以上 ， 五金件成本比方型电池便宜20%以上 ， 集成比较简单特别是外部连结器焊接比较简单 。

推荐阅读


上一篇：集装箱|四川首个5G智慧港口正式上线试运行

下一篇：技术|2021年第二期终端洞察报告发布：待机发热是高端手机痛点，OPPO失中端