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特斯拉4680“完全体”很诱人,但松下、LG或许还做不来

2021年07月22日 14:23:06
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来源:路咖汽车

作为汽车电气化的先驱之一,特斯拉一直以来都比较青睐于圆柱形电池的使用,从18650到21700等等,都是特斯拉车型上的常见电池型号。圆柱形电池虽然发展时间长,技术成熟且标准化程度高。但是大量单体电池的布局电控问题,以及能量密度劣势,也是限制其进一步发展的主要因素。

特斯拉车型采用的电池变化来看,增加单体电池体积,以此减少电池组的"公摊"面积,是提升效率的主要办法。但是一味的进行物理形式的尺寸加大,也会带来电池寿命的减少以及过热风险的增加。不过特斯拉单体"更胖"的4680电池依旧还是来了,甚至已经引得松下、LG等日韩主流电池企业,纷纷准备"梭哈"抢订单。

松下和LG算是特斯拉电池供应的"老相好"了,但互相之间也经常是"打打闹闹"。一方面特斯拉要扩大产能、降低成本,而供应商们往往是不见兔子不撒鹰,搞得特斯拉要自己撸起袖子造电池。另一方面,面对以中国企业为主的电池技术更迭,松下、LG这些传统电池巨头也在思量,是不是要继续在特斯拉身上押宝。那么这次特斯拉的4680电池是有怎样的魅力,让双方至少在目前看来,呈现出一派"ALL IN"的感觉。

老套路,继续加大电芯

特斯拉4680电池依旧是按照电池体积尺寸来命名的,即电池直径46mm,高度80mm。只不过,过去最后一个代表圆形的"0"被省掉了,是因为新电池太"胖"了吗?但不管怎么样,电池体积加大了之后,最直观的效果就是单体能量增加。按照纯参数计算,新电池体积是21700电池的5.48倍。而特斯拉官方宣称的是单体能量提升5倍,这其中或许有新的工艺因素。

在电芯加大之后,特斯拉称续航里程有16%的提升。这个续航的提升部分,就是把以前电池组的"公摊"面积缩小所带来的。这跟盖房子是一样的,新电池技术就等于缩减了连廊、电梯、大堂等空间,把面积省下来给消费者。这样消费者有了更高的得房率(续航里程),开发商(车企)也省了很多建筑和装修材料(电池管理压力降低)。

按照目前公布的数据,新的电池仅需要950个电芯组成。在电芯数量减少的背景下,整个电池结构还省下了约370个零部件,就像吃零食不需要那么多独立小包装一样。这对于新电池的轻量化也是大有裨益,最终它的能量密度可以达到300kWh/kg。但是加大电池体积,不就回到开头说过的问题上来了吗?电池的温控、安全、寿命问题怎么解决?

无极耳?全极耳才对

无极耳技术是特斯拉4680电池的核心技术,正是它解决了电池容量大幅度加大之后,潜在的安全问题。那在解释无极耳技术之前,先要搞清楚"极耳"是什么。它就是电池正负极在充放电过程中的触点,也就是电池工作中电流与外界联系的桥梁。极耳的存在决定了电流必须万马奔腾过独木桥,而电芯的加大,进一步拉长了它们长途奔袭的距离,造成更大的电阻,以及更多的发热。

所谓无极耳技术,并不是取消了极耳。相反,特斯拉4680电池其实是让电池的接触面,全部具备极耳功能。新技术通过涂覆导电材料,让电池单体直接与电池包壳体或者是盖板连接。从安全性的角度,更大的接触面积无疑减轻了传输压力,根据特斯拉的官方数据,电芯内部电阻至少可以降低约5倍。另外,"通道"扩大之后,还可以带来更大的动力输出,以及更出色的充电效率。

电极材料,还有后招?

目前来看,无极耳技术是特斯拉4680电池纸面上最大的亮点,但这或许还不是新电池的完全体状态,比如众多特斯拉粉丝期待已久的干电极工艺。按照传统电池工艺,电池电极需要将材料置入溶液中,然后烘干、压膜。而干电极工艺就是绕过溶液这个环节,直接将制作材料制作成薄膜。大幅简化制作流程之后,电极的生产速度自然也能大幅提升,据相关数据,这个速度提升有望达到过去工艺的7倍。

不仅是电极制作工艺,电池的正负极材料也有可能进行创新。比如更高镍含量的正极,以及更高硅含量的负极。镍和硅的共同点都是资源丰富,特别是硅作为负极,要比传统的石墨材料在性能上具备更大的潜力。当然,目前电极在工艺与材料上都还有技术难点存在。所以,个人猜测松下和LG在生产4680电池的初期,还是会遵循原来的工艺和材料。比如松下的镍钴铝正极材料,以及加硅碳负极材料。而LG则有可能带来镍钴锰铝四元正极材料。

总结:特斯拉4680电池由于预热时间比较长,一度被认为是"PPT造电池"。如今,新电池的面貌已经越来越清晰,传统合作伙伴松下和LG纷纷开启"抢订单"状态,加大对新电池生产线的打造,甚至听说三星SDI也加入进来。不知道特斯拉另一个供应商宁德时代,会不会也出一个磷酸铁锂版本的4680电池呢。

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