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新司機學堂|炒的火熱的4680電池有多神奇?

(編輯/邵帥)伴随着新能源汽車的發展,對于電池的更新優化,将無可避免的成為下一個争奪的熱點。繼刀片電池、彈夾電池等新名詞相繼出現後,4680電池的熱度也達到了空前的高度。這款已被大家耳熟能詳的電池産品,究竟有什麼魔力呢?

什麼是4680電池?

4680電池,全稱為4680型無極耳電池。作為特斯拉釋出的新電池類型,其能量方面提高了5倍,對車型産品的續航裡程可提高16%,動力表現提高6倍。

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其實是對于這款電池的簡稱,簡而言之即電池直徑46mm、電池高度80mm的圓柱形電池。在4680電池之前的18650電池和2170電池,也是同樣的命名規則。不過,18650 電池的最後一個“0”代表圓柱的意思,而在2170和4680電池上,給省略了。

是以你看,科學界的命名方式,往往就是這麼簡單粗暴。

為什麼要用4680電池?

毫無疑問,我們追求的是能量與效率之間的均衡。汽車産品回歸到使用層面,也是着重解決這一問題。對于電池來講,能量密度提升時,功率密度則會下降。但經過研究發現,直徑46mm是圓柱電池,不僅具備高能量密度,還可兼顧高功率密度,是動力電池的最優選擇之一。相比于18650圓柱電池,亦或2170圓柱電池,還是占據了不少優勢的。

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首先是電池組的能量密度提高。從實體層面來說,4680電池的基礎特性,使電芯厚度增加、曲率降低、空心部分更大,由此帶來内部活性物質容量增大,進一步減少了電池組中所需電芯數量。同時,4680電池的金屬外殼占比少,而正/負極材料占比增加,使其單顆電芯的容量進一步提高。

其次是電池組的安全性提高。電池散熱問題,牽涉到一系列的安全問題。對于4680電池而言,全極耳結構使其增加了熱量傳輸的管道,并進一步優化了電池的散熱問題,強化了電池的熱穩定性,使安全性進一步提升。

再者,續航裡程提升明顯。基于本身規格的原因,4680電池的體積更大、結構更均衡、強度更高,達到了節省了空間且減少重量的雙重目的。是以,相對更大的電池體積/容量,加上更輕的車身,使續航裡程方面的優化顯而易見。

最後,是功率輸出的提升效果明顯。由于采用了全極耳技術,使得4680電池的電流通路進一步擴大,内部電阻成分降低,自身損耗降低,也進一步改善了電池輸出功率。

特斯拉為何鐘情于4680電池?

說到這裡,就不得不提特斯拉的CTC技術了。對于電動汽車而言,提高電池包的能量密度無疑是一個增加續航的好選擇。而市場上的消費者,往往也以續航為評判标準。那麼,如何在相對恒定的車身機構裡,集聚更大的囊能量密度呢?答案就是:删繁就簡。

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基于第一性原理,特斯拉的首先反應就是剔除“中間環節”,不僅要把模元件去掉,更極端的做法,是連外部的盒子也一并删除。這也就是 CTC(Cell to Chassis)技術的最簡單粗暴的解釋。

而要滿足這樣的要求,4680電池不可或缺。基于CTC技術對于電池結構強度的要求,4680電池單體可承受的結構強度更高,相比18650和2170電池更有優勢。簡單來說就是,原本還需要多層外殼保護的電池核心,現在直接由一層外殼和電池本身進行防護。而4680的不鏽鋼外殼,天生就能完成這一任務。

另一方面,CTC 技術的一體化程度很高,發生碰撞之後的維修成本更高,在發生激烈碰撞或其他原因導緻電池問題之後,4680圓柱電池的靈活性,使其能适應各種不同的環境。

其他優勢層面,全極耳技術、 CTC技術、高鎳+高矽組合,将統統出現在比對了4680電池的車型上。而諸如隔膜塗抹PVDF防矽負極膨脹、負極添加矽納米管提升導電性等,也将是4680電池的秘密武器。

4680電池有對手嗎?

答案是,肯定的。

電池的重要表現之一,就是對純電動汽車的續航裡程的貢獻。而即便是體積更大的4680圓柱形電池,在CTP方形電池面前,也會感到壓力。

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結構層面而言,4680 + CTC技術,能使其整組的效率達到70%以上,而CTP 方形電池則能達到 80%-90%的區間内效率。畢竟,在實體結構層面,4680電池跟方形電池相比,還是不夠大。

但另一方面,方形電池的單體電芯面積太大,大量的面接觸方式,使其散熱問題較為突出,也給熱失控防護帶了很大的難度。是以,CTP方形電池并不太适合三元電池方向,反而更适用于磷酸鐵锂方向。

未來,主打經濟實用層面的磷酸鐵锂電池,在先天的穩定性層面,與CTP方形電池結合,或将是一個不錯的選擇。而4680電池往三元锂方向發展,并逐漸填充中高端車型的趨勢,也是顯而易見的。

寫在最後:

相比之下,4680電池具備與18650或2170電池更大的能量密度,也具備更好的穩定性。但對比方形電池而言,其在電池體積上的客觀因素依然不可忽視。是以,4680電池是對特定環境下的要求而做出的優化,它并不能面面俱到,但未來滿足中高端純電車型,或性能車型的需求,還是最優選擇。

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