4680，谁的砒霜，谁的蜜糖？( 二 ) 本文系基于公开资料撰写

文章图片
图1：刀片电池和方形电池的尺寸对比，资料来源：网络
理论上，圆柱电池可以做的更“胖” ，单个电池的容量会更大（4680电池的体积就是2170电池的5.5倍左右）。但电池不是容量大就行，还要考虑制造难度、快充性能、散热效果等方面，不然那整个底盘就是一个电池多好，特斯拉最近的选择是46mm的直径。
另外有人说4680电池的每千瓦时成本下降了14% ，那特斯拉是不是还要继续降价？其实电池做大之后电池包的PACK成本跟着下降是自然的。这好比是500ml的矿泉水换成2.5L的大瓶子装了，自然瓶盖、包装盒等材料跟着减少。
值得注意的是，电池企业仍是电池创新的引领者，宁德时代早在2019年推出的CTP技术就已经实现了零部件减少40%、能量密度提升15%的结构创新。还有CTC技术，国内多家企业早已开始布局。在笔者看来：对于4680圆柱电池的创新，可以积极乐观，但不要因为特斯拉就过于亢奋。

文章图片
图2：特斯拉选择46mm直径作为2170圆柱电池的“升级版” ，资料来源：特斯拉
不过，动力电池作为电动车做重要的部件之一，其每一个创新都值得重视。因此我们还是有必要详细解析4860电池的创新之处。
02
4680电池背后的极限制造
【1】特斯拉的“无极耳”技术
单从生产制造角度，任何一家动力电池企业都可以把圆柱电池做大到46mm直径，但是电池做大之后，快充和散热等问题随之而来，这才是真正让人头疼的，而这痛苦之源正是来自于极耳。
顾名思义，极耳就是电池正负极的“耳朵” ，它是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，是电池在充放电时与外电路的接触点。这个接触点并不是我们看到的圆柱电池外表的那个铜片，而是电池内部的一种连接，通常它是和正负集流体（铝箔、铜箔）焊接在一块的。

文章图片
图3：锂电池极耳示意图，资料来源：网络
具体到电池充放电过程，电子是在横穿整个电芯之后到达与电芯集流体焊接的极耳，再通过外部导线到达另一极。在电池工作中，电子的流动极易导致极耳焊接接处局部热量过大，加之接触点小，没有足够散热空间，这一直是电池安全的瓶颈，当前的快充也受制于极耳。
其实电池企业都知道圆柱电池要往大型化发展，但圆柱电池做大之后，电子需要横穿的距离变长大，电阻也会随着距离的增加而增大，上述提到的发热问题反而变得更为严重。

文章图片
图4：锂电池内部示意图，资料来源：锦缎研究院
那么，特斯拉是采用什么“黑科技”来解决这个问题呢？路径无非就是缩短距离，增加接触面。特斯拉计划通过改变极耳结构，让电子直接在电芯集流体和盖板、壳体之间传导，缩短了电子在内部的传输距离，同时极耳的接触方式也从点接触变成面接触，大大增加了散热面积。
讲到这里， 4680的无极耳技术的基本原理已经清晰，所谓的无极耳其实是全极耳，这不过是马斯克的文字游戏。而这个技术，也是4680大圆柱电池最大的变化之一，值得敲黑板。
图5：特斯拉全极耳技术，资料来源：锦锻研究院
值得一提的是，宁德时代的“前身”消费锂电池龙头ATL早在2015年就有锂电池多极耳专利技术降低电池内阻。
这个全极耳/无极耳技术，也是4680电池内部结构最大的变化，能有效解决当前快充发热的难题。但随之而来的，就是其制造难度同样成倍提高了，电池企业需要用激光将极耳焊接，实际生产中对制造能力和设备要求极高。