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第三代tesla 4680电芯（前两位数字代表直径46mm，后两位数字表示高度80mm）是21700电芯直径的两倍多，容量是21700电池的5倍，电池寿命得到提高。大圆筒的优势体现在高性价比、高安全性和快速充电性能的潜力，有望在未来取代一些软包和方型电池。

 

特斯拉4680电池性能得到改善

 

单元格设计

只有外形因素发生了变化，特斯拉4680电池每千瓦时的成本比2170电池低14%。单个电池的功率随着体积的增加而增加到5.48倍，外壳材料的增加不到3倍。更少的单元减少了组装时间，提高了团队效率，并进一步带来了成本优势。只有外部尺寸发生变化，能量密度才能增加10%；当更换硅碳负极时，能量密度可以提高20%，达到300wh/kg以上。

 

生产流程

随着生产流程的简化、生产线效率的提高和工艺的改进，成本将降低18%。特斯拉的设计从电极涂覆、缠绕、组装、化学成型等环节入手，提高生产效率。总体而言，大型圆柱形电池可以实现连续不间断的生产。

制造工艺少于软包和方形铝壳（对于大圆柱体大约10个工艺）。生产线时间短（大型圆柱形约7天，方形和软包分别约10天和12天），提高了周转率，降低了库存率。

 

 

4680电池制造工艺

 

涂层工艺

干电极技术生产设备占地面积减少90%，能耗降低90%，成本降低10%-20%。湿法包括将粉末和溶剂混合，将其涂抹在箔上，将其放入干燥炉中干燥，然后回收溶剂。干法工艺节省了溶剂环节，但均匀性和附着力更难控制。涂层工艺仍处于研发阶段。

 

全极耳

由于这些标签，电池生产需要不断地启动和停止。tesla 4680电池全是极耳，缠绕工艺可以实现连续高速不间断生产，达到300ppm的高速制造，而方形铝壳一般只有10-20ppm。

 

装配

通过连续流装配提高效率。特斯拉设计了一条产能为20GWh的生产线，每条生产线的产量增加了七倍。这一过程减少了不必要的运输环节。

 

组成

通过提高成型效率，成型投资成本降低86%，占地面积减少75%。形成是指对电池进行充电和放电，并测试电池的质量，通常是对单电池进行充电或放电。

 

另一方面，特斯拉同时对数千个电池进行充电和放电，显著提高了化学设备的成本效益和密度。

 

车辆集成

Model 3的远程电池组由4个串联模块组成。大模块（黄色）包含25个串联的电池块，小模块（绿色）包含23个串联的蓄电池块。

 

 

每个电池块由462170个并联的电池组成，这是一个组成部分，总共4416个电池。特斯拉4680电池采用CTC技术，无模块组装，集成压铸技术，可节省370个零件，车身重量减少10%，电池单位成本降低7%。特斯拉4680电池面积模块的比例有所提高。电池总容量增加15.9%，电池寿命增加16%，系统能量密度增加25%。

 

4680热管理升级

目前，动力电池采用大量小容量电池串并联分组，以满足高能量的要求。近年来发生的动力电池事故都是由电池组中的电池热管理系统引起的，该系统产生大量热量，导致周围的电池单元被加热，从而导致热失控蔓延。因此，导致电池组热失控的核心因素有三个：单体电池释放的能量、周围电池的隔热能力和单位散热能力。

圆柱形单体的能量较低，单体释放的能量较小，与方形软包装相比不容易引起热扩散。从单体级别来看，安全顺序为：小圆筒>大圆筒>软包装>方形。就尺寸而言，特斯拉4680电池的电流比是一个完美的临界点。它的高度可能会继续变大，但直径越大，散热就会成为一个问题。

圆柱形电池的隔热能力更强。与方形电池和软包电池单元之间的紧密连接相比，tesla 4680电池的圆柱形弧形表面可以在一定程度上限制电池之间的热传递。

 

 

4680电池采用顶部水冷和侧面水冷相结合的方式。顶部采用完整的水冷板，侧面采用导热泡沫进行导热，在气缸原有侧水冷的基础上进一步提高了冷却效率。4680电池每千瓦时的水冷面积是方形电池的1.64倍，是软电池的1.53倍。

无电极耳进一步提高散热性能。tesla 4680电池采用了全极/无极接线片方案，即去除了从每层引出和连接的金属接线片，电池的两端直接改为导电材料，从而可以直接传输电流。

当电池变大时，电流路径变短。从250毫米减少到50毫米，电流传导面积更大，阻抗大大降低，使大电流充放电的温升更小。4680大大增加了电池单元的散热面积，传热更加均匀，对安全性更敏感的三元材料更具吸引力。

 

特斯拉4680电池引领技术变革

三元4680电池降低成本后，成本与铁锂差不多，安全性也有所提高。特斯拉4680电池的单次容量约为24Ah，小于典型方形电池的100-300Ah。单次热失控的影响较小，泄压方向可控。

叠加的全极点设计使三元4680呈圆柱形，发热量低，热管理困难。低的4680圆柱形单元的群效率（约70%）低于方形壳单元的群效（>80%）。高镍正极材料和硅碳负极材料可以大大提高电池和系统的能量密度。

 

 

4680电池尺寸更大，通常使用高精度、低成本、更长长度的钢制电池壳。生产过程需要克服以下主要困难：尺寸一致性应该很高。外壳是精密结构件，对尺寸公差敏感，电池级别要求百级精度要求；热扩散要求很高。钢需要满足热扩散的要求。与铝相比，钢的硬度更高，延展性较差，因此无法直接使用罐头的工艺参数制造；电池的高度可能会继续增加。

从电池过电流和发热的角度来看，电池的高度可能会进一步增加，并且外壳工艺需要与长电池外壳兼容。高效生产是tesla4680电池外壳水平冲压领域的关键要素。4680电池使用CTC工艺具有固有的优点。首先，CTC对电池的结构强度有一定的要求。电池本身必须承受相当大的机械强度。与18650和21700相比，4680具有更高的结构强度，外壳通常由不锈钢制成。这里有一篇关于4680电池与18650电池的文章，让你清楚地了解它们的比较。

其次，与方形外壳电池相比，圆柱形电池的布局将更加灵活，可以适应各种底盘。结合所有极片的高能量密度和高充放电功率的优势，在HEV和PHEV领域的未来潜力也很大。