4680電池能“改寫行業規則”？特斯拉又在誇大其詞！

文\秦叔寶

特斯拉之所以能在新能源汽車領域割據一方，就是因為其擁有獨特的電池技術。2020年的特斯拉“電池日”上，馬斯克宣佈了一種名為4680電池的全新產品，聲稱它的出現將“改寫行業規則”，並將在2022年底搭載於新款Model Y上。

而最近，搭載4680電池的新款Model Y已經先後在特斯拉美國德克薩斯州工廠和德國柏林工廠下線了。知己知彼方能百戰不殆，今天我們就來了解一下4680電池到底是何方神聖。

研究背景

縱觀特斯拉使用的動力電池大致可分為三個階段。最早期的Model S、Model X和首批Model 3採用的都是本松下公司1994年推出18650電池。其面臨發熱量大、組成複雜、無法實現快充等問題，

中期，特斯拉與松下聯合開發了2170電池，提高了電池包的能量密度，減少電池包內電池的數量，該款電池最早應用在特斯拉Model 3車型上，一直沿用至今。

現在，被馬斯克畫了兩年大餅的4680電池終於上市。4680電池依然是圓柱型電池，其命名方式也遵從圓柱形鋰電池的命名方式。“46”代表直徑為46mm，80代表高度為80mm。其亮點在於採用全極耳技術。

結構解析

目前4680電池還處於猶抱琵琶半遮面的狀態，僅有幾家外國的測試團隊對其進行了拆解。根據官方宣稱，4680電池採用高鎳正極+硅碳負極材料，以及無極耳技術，能量密度達300Wh/kg，電池容量較目前提升5倍、輸出功率提升6倍，搭載該電池的電動汽車續航里程可提高16%，電池每千瓦時的成本可降低14%。

不過我們要客觀分析這些數據，首先，這300wh/kg的能量密度指的是單體電芯能量密度。而我們不能用光電芯裝車，中間要裝冷卻系統、阻燃材料組成電池包，所以最終的系統能量密度實際估測和NCM811電芯的能量密度（180-200wh/kg）大致相當。

其次，從國內Model Y 2022款長續航版本來看，增加16%續航，就是把原有的CLTC續航660公里增加到了765公里。而續航方面，我國自主品牌續航里程已經突破千公里大關。4680電池的續航數據並不驚豔。

技術亮點

1、CTC

CTC(Cell to chassis)技術也就是直接將電芯集成到汽車的底盤上。CTC的電芯成組和底盤集成一體，加上地板和座椅橫樑，然後再裝配在車身上，這樣能有效減少電池包的體積，增加空間利用率，還能減少了大量的焊接工序，提高了生產效率，降低成本。不過對維修不太友好。

無極耳技術

所謂的極耳，就是電池正負極集流體引出的金屬導電體，電流通過極耳和電池外部連接，電池放電時，電子從正極極耳流向負極極耳。特斯拉的全極耳技術，讓極耳傳導面積與集流體一致，正負極上分佈均勻極耳，讓電子不用繞遠路。這樣能增大極耳傳導面積、縮短傳導距離，降低電池傳導內阻的阻礙，發熱量下降，充放電也會更快速。

碳硅負極材料

目前，鋰動力電池的負極主流材料石墨的比容量”天花板“已經觸手可及，於是擁有着十倍以上理論比容量的硅（理論比容量4200mAh/g）就成為了一個新的選擇。負極摻硅的路線，能有效提高電池能量密度。但硅摻多了就而會引發種種副作用，如膨脹起來導致SEI膜破損等。這次預計特斯拉的摻硅率達到了10%。

小結：

在我看來特斯拉4680電池遠遠沒有達到“改寫行業規則”的高度，但其中一些技術創新仍然值得我們去了解和探尋，因為這每一步都屬於新能源汽車電芯的進步，我們都應該學習、吸納、再出發。