Batería Tesla 4680: innovación tecnológica y desarrollo de la cadena industrial
Batería Tesla 4680 es una de las tecnologías más rompedoras de Tesla, y su excelente rendimiento en el campo de los vehículos eléctricos la convierte en una tecnología clave que lidera el desarrollo del industria de las pilas de litioEsta batería aporta cambios revolucionarios y una serie de ventajas que abren una nueva perspectiva para el futuro desarrollo de los vehículos eléctricos.
Índice
Qué es la batería 4680
"4680" representa la especificación de tamaño del diámetro y la altura de la batería. La batería 4680 tiene un diámetro de 46 mm y una altura de 80 mm. En comparación con la batería tradicional de los vehículos eléctricos, su mayor volumen, mayor capacidad y mayor densidad de energía pueden proporcionar una mayor autonomía y rendimiento de la batería.
Ventajas de la batería 4680
En comparación con la estructura de terminal unipolar de la batería 21700, la batería 4680 adopta el diseño de terminal unipolar+placa colectora, mientras que el esquema principal adopta la nueva configuración del polo positivo en la parte inferior de la ranura de la carcasa y la soldadura láser de la placa de cubierta para sellar la ranura de la carcasa.
En cuanto al proceso de elaboración, en comparación con la batería 21700, la batería 4680 aumentó el troquelado de la orejeta del polo, el amasado, la soldadura láser del colector, la formación de la abertura, la soldadura láser del proceso de la placa de cubierta, la capacidad de la célula de la batería 4680 es 5 veces mayor que la de la batería 21700, lo que puede mejorar 16% del kilometraje del modelo correspondiente, y la potencia de salida es 6 veces mayor que la de la batería 21700.
En la actualidad, la batería Tesla 4680 ha autoproducido 1 millón de baterías en enero de 2023, con un rendimiento medio de 92% y el rendimiento más alto de 97%, y el rendimiento ha alcanzado el nivel de producción en masa.
Dos esquemas estructurales de 4680
Esquema tradicional: el extremo de la orejeta negativa se orienta hacia el fondo de la ranura de la carcasa de acero, y la orejeta positiva sale por el extremo abierto y se suelda con el extremo positivo. La base de la carcasa de acero se suelda con la orejeta omnipolar negativa a través de la ranura mediante soldadura por penetración con láser pulsado.
●Ventajas: la estructura sin colector negativo no ocupa el espacio en la dirección de la altura del armazón de acero, lo que mejora la tasa de utilización del espacio;
Desventajas: cuando aumenta el grosor de la pared de la batería, resulta difícil soldar firmemente la orejeta del polo a la parte inferior de la carcasa mediante soldadura.
Nuevo esquema: la placa colectora positiva está soldada directamente a la columna positiva, la columna positiva está pegada en la abertura de la parte inferior de la ranura de la carcasa, y hay una junta aislante entre ellas, la célula de la batería es una estructura de orejetas de polo completo.
Los dos extremos están conectados con las placas colectoras positiva y negativa y el polo está conectado eléctricamente a través de la placa colectora positiva y la batería, la carcasa y la placa colectora negativa están conectadas eléctricamente, la placa de cubierta y la carcasa están conectadas por la muesca, y la placa de cubierta está grabada con líneas a prueba de explosiones.
La batería 4680 brinda nuevas oportunidades a la industria de materiales para baterías
Anteriormente, debido a la disminución de la subvención trajo demandas de reducción de costes, los problemas de seguridad eran evidentes. Los principales materiales auxiliares a la dirección de alta energía y alta tasa de actualización se desaceleró, y la batería Tesla 4680 se espera que se convierta en un nuevo empuje de actualización.
Se espera que aumente la permeabilidad/dosificación de los principales materiales auxiliares, como el cátodo de alto contenido en níquel, el ánodo de carbono silicio, el suplemento de litio, el nanotubo de carbono, el LiFSI y el PVDF.
1) Cátodo de alto contenido en níquel: Con una tensión de funcionamiento y una capacidad específica elevadas, es un material catódico potencial para las baterías de potencia;
2) Ánodo de carbono a base de silicio: Como material ideal para los ánodos de nueva generación, la capacidad específica del silicio puro es 10 veces superior a la del grafito;
3) Suplemento de litio: Además del bajo primer efecto del ánodo de silicio-carbono, la película SEI "respirará" la regeneración durante el proceso del ciclo, lo que reduce la vida del ciclo, y la demanda de suplemento de litio es cada vez más fuerte;
4) Nanotubos de carbono: Debido a la escasa conductividad del ánodo de silicio materiales, es necesario añadir nanotubos de carbono (CNT) para aumentar la conductividad entre las sustancias activas y mejorar la densidad energética de la batería;
5) LiFSi: Un nuevo tipo de sal de litio adecuada para baterías de alto níquel, alto voltaje y alta velocidad;
En cuanto a las piezas estructurales, dado que la batería Tesla 4680 adopta un nuevo diseño de configuración, se ha elevado el umbral de fabricación, lo que hace que las piezas estructurales pasen a personalizarse, se adquieran carcasa+placa de cubierta, se optimice la disposición y aumente el valor de los productos individuales.
En cuanto a equipos, ha aumentado la cantidad de troquelado por láser, soldadura por láser y otros procesos, y los requisitos de alta precisión han incrementado el valor de los equipos relacionados. La fábrica de baterías de culata planea una nueva capacidad de producción, y se espera que el equipo de estampación de carcasas sea sustituido por fabricación china.
Además, como todas las orejetas están muy juntas, es difícil utilizar el troquelado metálico y, en algunos esquemas, la anchura de las orejetas cambia a lo largo de la pieza del poste, por lo que el troquelado por láser es más adecuado. Los equipos de soldadura láser se benefician del plan de baterías Tesla 4680, y las principales fábricas de baterías de la industria superpuesta también tienen previsto disponer de capacidad de producción, con lo que se espera un rápido aumento del volumen.
Proveedores de los principales materiales para baterías 4680: CNGR (alto contenido en níquel), Easpring Technology (alto contenido en níquel), Putailai (carbono silicio), Shanshan (carbono silicio), Dynanonic (suplemento de litio), Ke Dali (carcasa), Cnano Technology (nanotubos de carbono), Tinci Materials (LiFSI), Capchem (LiFSI), BRT (níquel alto+nanotubos de carbono), Fangyuan (níquel alto) , Slac (cáscara), Hymson (equipos de troquelado láser), Uwlaser (equipos de soldadura láser), JDM (equipos de estampación).
Dificultades en la producción en serie de la batería 4680
La nueva estructura de la batería Tesla 4680 conlleva retos de realización de procesos y de consistencia, lo que afecta a la tasa de rendimiento de la batería.
Revestimiento: El borde curvado del revestimiento de la orejeta de todos los polos requiere una mayor precisión del dispositivo (el área en blanco del anillo exterior es cada vez mayor que la del anillo interior, y la longitud de la orejeta de los polos es mayor que la del anillo exterior).
Corte de astas: Requisitos de proceso más exigentes, si el borde es irregular, se producirá un hueco en el herraje de la orejeta del poste.
Soldadura por láser: Soldadura de todos los polos de la orejeta y de la placa colectora, aumento de los puntos de soldadura (el número de puntos de soldadura de la batería Tesla 4680 es más de cinco veces superior al de la 21700), facilidad para crear soldaduras virtuales o daños por alta temperatura en el diafragma.
Amasando: Se producen virutas de metal.
Inyección de líquido: Es difícil inyectar líquido después de cubrir todos los polos, lo que afecta a la producción continua.
Las ventajas de rendimiento de la batería Tesla 4680
Tesla ha mejorado el diseño de la batería Tesla 4680 con "celdas grandes+todos los polos+alto contenido en níquel y silicio+CTC" para obtener una serie de ventajas de rendimiento:
1) Larga resistencia: La densidad energética de la batería Tesla 4680 aumenta >20%;
2) Carga rápida: La lengüeta omnipolar optimiza el rendimiento termoeléctrico de la batería y puede soportar corrientes de alta tasa superiores a 4C;
3) Bajo coste: Batería de gran tamaño+alta densidad energética, que reduce el coste del Wh individual.
Además, la batería Tesla 4680, debido a su mejor rendimiento de seguridad térmica y a sus ventajas de distribución uniforme de la tensión interna, es más adecuada para sistemas de alto contenido en níquel y silicio que la batería cuadrada. Se espera que los coches de gama baja apliquen más el esquema de fósforo cuadrado+CTP, y que los coches de gama alta apliquen más el esquema 4680+CTC de alto contenido en níquel y silicio.
Los principales proveedores de baterías del mundo, como LG, Panasonic, Samsung, CATL, EVE energy, etc., también han seguido el trazado de la batería Tesla 4680. Se espera que la batería Tesla 4680 marque un punto de inflexión impulsado por Tesla y los principales fabricantes de baterías.
Innovación tecnológica de la batería Tesla 4680
Adoptar orejetas para todos los polos ● Reducir la resistencia: El diseño de la orejeta de todos los polos puede reducir la trayectoria del flujo de electrones y reducir la resistencia interna. 21700 electrones de la batería fluyen a través de toda la longitud spanwise de la hoja de polos enrollados en el colector, el camino es de aproximadamente 1000mm, y la impedancia correspondiente es mayor que 20mΩ de acuerdo con la conductividad eléctrica del cobre.
En la pila omnipolar de la batería Tesla 4680, la trayectoria de los electrones que fluyen a través del fluido colector es sólo la longitud axial, es decir, 80 mm, y la impedancia correspondiente es de 2mΩ.
● Reducir el calor En términos de producción de calor, el calor se reduce a medida que se reduce la resistencia (el calor de la batería de lengüeta de todos los polos es sólo 1/5 de la lengüeta unipolar). En términos de disipación de calor, se forma una ruta de conductividad térmica fuerte a lo largo de la dirección radial, y sólo la placa fría se puede arreglar en la parte inferior (el original 21700 es una pared lateral de refrigeración de tubo de serpentina), que reduce la dificultad de la gestión térmica y el consumo de energía.
En resumen, la pérdida de electricidad y energía térmica es pequeña, lo que rompe la restricción de que la energía y la densidad de potencia no pueden aumentar al mismo tiempo, y consigue una larga vida útil de la batería y una carga rápida.
● Simplificar el proceso
La placa de poste de 21700/18650 necesita dejar un área en blanco para la orejeta de poste, y la orejeta de poste completa puede evitar el revestimiento de cebra y simplificar el producción de baterías proceso.
Adopta alto contenido en níquel y silicio
En principio, la batería cilíndrica 4680 es sólo una forma de embalaje, y no hay límite para el sistema de materiales. Sin embargo, desde el aspecto de la aplicación, alto níquel y alto silicio pueden dar juego a las ventajas de 4680 cilindro grande con mejor rendimiento térmico y distribución uniforme de la tensión interna que la batería cuadrada.
● Densidad de energía
Dado que la eficiencia de integración de la pila cilíndrica es inferior a la de la pila cuadrada, es decir, para fabricar un pack con la misma densidad energética, la densidad energética del sencillo cilíndrico debe ser superior a la del cuadrado. Por lo tanto, para conseguir una mayor densidad energética del pack, el cilindro requiere naturalmente un alto contenido de níquel.
● Alto grado de adaptación al níquel Cilindro es más adecuado para alta níquel que cuadrado. La razón principal es que la plaza de alto níquel es la superficie de contacto, y la batería es grande, la producción de calor en el cuerpo no es fácil de liberar, y el diseño térmico fuera de control no es fácil de controlar.
Por otra parte, las propiedades químicas del hierro litio son estables, y los requisitos de disipación de calor y embalamiento térmico son menores, por lo que el CTP cuadrado es muy adecuado para la batería del sistema de hierro litio, dando pleno juego a las ventajas de la alta integración cuadrada, pero el diseño de embalamiento térmico es difícil. La 4680 de litio ha perdido las ventajas de la 4680 en turismos, y es posible que en el futuro se aplique en vehículos de dos ruedas y herramientas eléctricas.
Además, debido a la expansión del electrodo negativo tras la adición de silicio, la dispersión de la tensión interna de la forma cilíndrica es más uniforme que la de la cuadrada, lo que es fácil que provoque la rotura de partículas en este esquema, afectando al rendimiento y a la vida útil. Por lo tanto, para aumentar la densidad energética de la célula, se selecciona una solución con alto contenido en silicio y níquel.
Lograr un bajo coste ● Coste de material inactivo Tome partes estructurales como un ejemplo, 21700 cáscara de la batería + tapa 2 RMB, 4680 es actualmente alrededor de 10 RMB, larga vida M3 necesita utilizar 21700/4680 célula de la batería 4400/960, la corriente correspondiente al valor de 8800/9600, por lo que el costo de la batería de bicicleta partes estructurales es básicamente plana. El espacio de reducción de precios es enorme después de que el último volumen, suponiendo que el costo puede ser reducido por 30%, una sola pieza estructural puede ahorrar alrededor de 2000 RMB que 21700.
● Alta densidad energética
Grafito + níquel de alta densidad energética de 283wh/kg (comparada con la batería LG 21700 que es de 247wh/kg), carbono silicio + níquel de alta densidad energética de 300wh/kg de la serie 83, objetivo de 350-400Wh/kg de la serie 91.
● Ahorro de costes en el proceso de producción
Principalmente reflejado en la tecnología de electrodo seco en la etapa inicial del ciclo de producción, las partículas positivas y negativas se mezclan con aglutinante de politetrafluoroetileno (PTFE) para hacerlo fibrose, y el polvo se enrolla directamente en una película y se presiona sobre papel de aluminio o papel de cobre para preparar una hoja de electrodo positivo y negativo.
De este modo, pueden omitirse los complicados procesos de laminado y secado, lo que simplifica enormemente el proceso de producción, mejora la eficacia de la producción y ahorra costes.
Estado actual de la cadena industrial de las baterías 4680
Para Tesla, con la promoción de la batería Tesla 4680, se necesitarán dos o tres fábricas de fundición en China para lograr una mayor capacidad de producción en el futuro, y otras grandes fábricas de baterías seguirán la disposición de la batería Tesla 4680. Se espera que en 2023 se produzca el primer brote.
Global: Tesla anunció por primera vez en septiembre de 2020 que comenzaría a entregar el Model Y con batería 4680 en 2022Q1.
Panasonic planea iniciar la producción de prueba de baterías 4680 en Japón en 2022 H1 y la producción en masa en 2023; LG ampliará la capacidad de baterías 4680 en la planta de Ochang en Corea del Sur y planea producir en masa en 2022-2023; Samsung SDI planea alcanzar la producción en masa en 2024, y la empresa israelí Storedot anunció en septiembre de 2021 que produjo con éxito la primera batería 4680 y planea alcanzar la producción en masa en 2024.
China: CATL está acelerando el ritmo de investigación y desarrollo, y planea la producción en masa en 2024; Bic exhibió productos de gran cilindro en Shenzhen CIBF en marzo de 2021, y se espera la producción en masa en 2023; EVE Energy puso en producción el proyecto de producción de baterías de gran cilindro de 20GWh en 2021 Q4 en Jingmen, y se espera que logre la producción en masa de 4680 baterías en 2024.
Hailey
Hola, soy Hailey, Desde que me gradué con mi maestría en física, me he dedicado a la industria de baterías de litio y he trabajado con ingenieros de baterías de litio para completar varios proyectos de diseño y fabricación de baterías de litio. Sobre la base de los conocimientos electrónicos como ingeniero de baterías de litio durante más de 4 años, ahora soy el principal responsable de escribir contenido sobre la batería de litio y me gustaría compartir mis puntos de vista con usted.
Batería Tesla 4680: innovación tecnológica y desarrollo de la cadena industrial
Qué es la batería 4680
"4680" representa la especificación de tamaño del diámetro y la altura de la batería. La batería 4680 tiene un diámetro de 46 mm y una altura de 80 mm. En comparación con la batería tradicional de los vehículos eléctricos, su mayor volumen, mayor capacidad y mayor densidad de energía pueden proporcionar una mayor autonomía y rendimiento de la batería.
Ventajas de la batería 4680
En comparación con la estructura de terminal unipolar de la batería 21700, la batería 4680 adopta el diseño de terminal unipolar+placa colectora, mientras que el esquema principal adopta la nueva configuración del polo positivo en la parte inferior de la ranura de la carcasa y la soldadura láser de la placa de cubierta para sellar la ranura de la carcasa.
En cuanto al proceso de elaboración, en comparación con la batería 21700, la batería 4680 aumentó el troquelado de la orejeta del polo, el amasado, la soldadura láser del colector, la formación de la abertura, la soldadura láser del proceso de la placa de cubierta, la capacidad de la célula de la batería 4680 es 5 veces mayor que la de la batería 21700, lo que puede mejorar 16% del kilometraje del modelo correspondiente, y la potencia de salida es 6 veces mayor que la de la batería 21700.
En la actualidad, la batería Tesla 4680 ha autoproducido 1 millón de baterías en enero de 2023, con un rendimiento medio de 92% y el rendimiento más alto de 97%, y el rendimiento ha alcanzado el nivel de producción en masa.
Dos esquemas estructurales de 4680
Esquema tradicional: el extremo de la orejeta negativa se orienta hacia el fondo de la ranura de la carcasa de acero, y la orejeta positiva sale por el extremo abierto y se suelda con el extremo positivo. La base de la carcasa de acero se suelda con la orejeta omnipolar negativa a través de la ranura mediante soldadura por penetración con láser pulsado.
●Ventajas: la estructura sin colector negativo no ocupa el espacio en la dirección de la altura del armazón de acero, lo que mejora la tasa de utilización del espacio;
Desventajas: cuando aumenta el grosor de la pared de la batería, resulta difícil soldar firmemente la orejeta del polo a la parte inferior de la carcasa mediante soldadura.
Nuevo esquema: la placa colectora positiva está soldada directamente a la columna positiva, la columna positiva está pegada en la abertura de la parte inferior de la ranura de la carcasa, y hay una junta aislante entre ellas, la célula de la batería es una estructura de orejetas de polo completo.
Los dos extremos están conectados con las placas colectoras positiva y negativa y el polo está conectado eléctricamente a través de la placa colectora positiva y la batería, la carcasa y la placa colectora negativa están conectadas eléctricamente, la placa de cubierta y la carcasa están conectadas por la muesca, y la placa de cubierta está grabada con líneas a prueba de explosiones.
La batería 4680 brinda nuevas oportunidades a la industria de materiales para baterías
Anteriormente, debido a la disminución de la subvención trajo demandas de reducción de costes, los problemas de seguridad eran evidentes. Los principales materiales auxiliares a la dirección de alta energía y alta tasa de actualización se desaceleró, y la batería Tesla 4680 se espera que se convierta en un nuevo empuje de actualización.
Se espera que aumente la permeabilidad/dosificación de los principales materiales auxiliares, como el cátodo de alto contenido en níquel, el ánodo de carbono silicio, el suplemento de litio, el nanotubo de carbono, el LiFSI y el PVDF.
1) Cátodo de alto contenido en níquel: Con una tensión de funcionamiento y una capacidad específica elevadas, es un material catódico potencial para las baterías de potencia;
2) Ánodo de carbono a base de silicio: Como material ideal para los ánodos de nueva generación, la capacidad específica del silicio puro es 10 veces superior a la del grafito;
3) Suplemento de litio: Además del bajo primer efecto del ánodo de silicio-carbono, la película SEI "respirará" la regeneración durante el proceso del ciclo, lo que reduce la vida del ciclo, y la demanda de suplemento de litio es cada vez más fuerte;
4) Nanotubos de carbono: Debido a la escasa conductividad del ánodo de silicio materiales, es necesario añadir nanotubos de carbono (CNT) para aumentar la conductividad entre las sustancias activas y mejorar la densidad energética de la batería;
5) LiFSi: Un nuevo tipo de sal de litio adecuada para baterías de alto níquel, alto voltaje y alta velocidad;
6) PVDF: Se utiliza principalmente en la batería del separador de baterías de litio y cátodo como aglutinante.
En cuanto a las piezas estructurales, dado que la batería Tesla 4680 adopta un nuevo diseño de configuración, se ha elevado el umbral de fabricación, lo que hace que las piezas estructurales pasen a personalizarse, se adquieran carcasa+placa de cubierta, se optimice la disposición y aumente el valor de los productos individuales.
En cuanto a equipos, ha aumentado la cantidad de troquelado por láser, soldadura por láser y otros procesos, y los requisitos de alta precisión han incrementado el valor de los equipos relacionados. La fábrica de baterías de culata planea una nueva capacidad de producción, y se espera que el equipo de estampación de carcasas sea sustituido por fabricación china.
Además, como todas las orejetas están muy juntas, es difícil utilizar el troquelado metálico y, en algunos esquemas, la anchura de las orejetas cambia a lo largo de la pieza del poste, por lo que el troquelado por láser es más adecuado. Los equipos de soldadura láser se benefician del plan de baterías Tesla 4680, y las principales fábricas de baterías de la industria superpuesta también tienen previsto disponer de capacidad de producción, con lo que se espera un rápido aumento del volumen.
4680 empresas líderes en baterías: CATL, EVE Energy y otros top 10 fabricantes de baterías 4680.
Proveedores de los principales materiales para baterías 4680: CNGR (alto contenido en níquel), Easpring Technology (alto contenido en níquel), Putailai (carbono silicio), Shanshan (carbono silicio), Dynanonic (suplemento de litio), Ke Dali (carcasa), Cnano Technology (nanotubos de carbono), Tinci Materials (LiFSI), Capchem (LiFSI), BRT (níquel alto+nanotubos de carbono), Fangyuan (níquel alto) , Slac (cáscara), Hymson (equipos de troquelado láser), Uwlaser (equipos de soldadura láser), JDM (equipos de estampación).
Dificultades en la producción en serie de la batería 4680
La nueva estructura de la batería Tesla 4680 conlleva retos de realización de procesos y de consistencia, lo que afecta a la tasa de rendimiento de la batería.
Revestimiento: El borde curvado del revestimiento de la orejeta de todos los polos requiere una mayor precisión del dispositivo (el área en blanco del anillo exterior es cada vez mayor que la del anillo interior, y la longitud de la orejeta de los polos es mayor que la del anillo exterior).
Corte de astas: Requisitos de proceso más exigentes, si el borde es irregular, se producirá un hueco en el herraje de la orejeta del poste.
Soldadura por láser: Soldadura de todos los polos de la orejeta y de la placa colectora, aumento de los puntos de soldadura (el número de puntos de soldadura de la batería Tesla 4680 es más de cinco veces superior al de la 21700), facilidad para crear soldaduras virtuales o daños por alta temperatura en el diafragma.
Amasando: Se producen virutas de metal.
Inyección de líquido: Es difícil inyectar líquido después de cubrir todos los polos, lo que afecta a la producción continua.
Las ventajas de rendimiento de la batería Tesla 4680
Tesla ha mejorado el diseño de la batería Tesla 4680 con "celdas grandes+todos los polos+alto contenido en níquel y silicio+CTC" para obtener una serie de ventajas de rendimiento:
1) Larga resistencia: La densidad energética de la batería Tesla 4680 aumenta >20%;
2) Carga rápida: La lengüeta omnipolar optimiza el rendimiento termoeléctrico de la batería y puede soportar corrientes de alta tasa superiores a 4C;
3) Bajo coste: Batería de gran tamaño+alta densidad energética, que reduce el coste del Wh individual.
Además, la batería Tesla 4680, debido a su mejor rendimiento de seguridad térmica y a sus ventajas de distribución uniforme de la tensión interna, es más adecuada para sistemas de alto contenido en níquel y silicio que la batería cuadrada. Se espera que los coches de gama baja apliquen más el esquema de fósforo cuadrado+CTP, y que los coches de gama alta apliquen más el esquema 4680+CTC de alto contenido en níquel y silicio.
Los principales proveedores de baterías del mundo, como LG, Panasonic, Samsung, CATL, EVE energy, etc., también han seguido el trazado de la batería Tesla 4680. Se espera que la batería Tesla 4680 marque un punto de inflexión impulsado por Tesla y los principales fabricantes de baterías.
Innovación tecnológica de la batería Tesla 4680
Adoptar orejetas para todos los polos
● Reducir la resistencia:
El diseño de la orejeta de todos los polos puede reducir la trayectoria del flujo de electrones y reducir la resistencia interna. 21700 electrones de la batería fluyen a través de toda la longitud spanwise de la hoja de polos enrollados en el colector, el camino es de aproximadamente 1000mm, y la impedancia correspondiente es mayor que 20mΩ de acuerdo con la conductividad eléctrica del cobre.
En la pila omnipolar de la batería Tesla 4680, la trayectoria de los electrones que fluyen a través del fluido colector es sólo la longitud axial, es decir, 80 mm, y la impedancia correspondiente es de 2mΩ.
● Reducir el calor
En términos de producción de calor, el calor se reduce a medida que se reduce la resistencia (el calor de la batería de lengüeta de todos los polos es sólo 1/5 de la lengüeta unipolar). En términos de disipación de calor, se forma una ruta de conductividad térmica fuerte a lo largo de la dirección radial, y sólo la placa fría se puede arreglar en la parte inferior (el original 21700 es una pared lateral de refrigeración de tubo de serpentina), que reduce la dificultad de la gestión térmica y el consumo de energía.
En resumen, la pérdida de electricidad y energía térmica es pequeña, lo que rompe la restricción de que la energía y la densidad de potencia no pueden aumentar al mismo tiempo, y consigue una larga vida útil de la batería y una carga rápida.
● Simplificar el proceso
La placa de poste de 21700/18650 necesita dejar un área en blanco para la orejeta de poste, y la orejeta de poste completa puede evitar el revestimiento de cebra y simplificar el producción de baterías proceso.
Adopta alto contenido en níquel y silicio
En principio, la batería cilíndrica 4680 es sólo una forma de embalaje, y no hay límite para el sistema de materiales. Sin embargo, desde el aspecto de la aplicación, alto níquel y alto silicio pueden dar juego a las ventajas de 4680 cilindro grande con mejor rendimiento térmico y distribución uniforme de la tensión interna que la batería cuadrada.
● Densidad de energía
Dado que la eficiencia de integración de la pila cilíndrica es inferior a la de la pila cuadrada, es decir, para fabricar un pack con la misma densidad energética, la densidad energética del sencillo cilíndrico debe ser superior a la del cuadrado. Por lo tanto, para conseguir una mayor densidad energética del pack, el cilindro requiere naturalmente un alto contenido de níquel.
● Alto grado de adaptación al níquel
Cilindro es más adecuado para alta níquel que cuadrado. La razón principal es que la plaza de alto níquel es la superficie de contacto, y la batería es grande, la producción de calor en el cuerpo no es fácil de liberar, y el diseño térmico fuera de control no es fácil de controlar.
Por otra parte, las propiedades químicas del hierro litio son estables, y los requisitos de disipación de calor y embalamiento térmico son menores, por lo que el CTP cuadrado es muy adecuado para la batería del sistema de hierro litio, dando pleno juego a las ventajas de la alta integración cuadrada, pero el diseño de embalamiento térmico es difícil. La 4680 de litio ha perdido las ventajas de la 4680 en turismos, y es posible que en el futuro se aplique en vehículos de dos ruedas y herramientas eléctricas.
Además, debido a la expansión del electrodo negativo tras la adición de silicio, la dispersión de la tensión interna de la forma cilíndrica es más uniforme que la de la cuadrada, lo que es fácil que provoque la rotura de partículas en este esquema, afectando al rendimiento y a la vida útil. Por lo tanto, para aumentar la densidad energética de la célula, se selecciona una solución con alto contenido en silicio y níquel.
Lograr un bajo coste
● Coste de material inactivo
Tome partes estructurales como un ejemplo, 21700 cáscara de la batería + tapa 2 RMB, 4680 es actualmente alrededor de 10 RMB, larga vida M3 necesita utilizar 21700/4680 célula de la batería 4400/960, la corriente correspondiente al valor de 8800/9600, por lo que el costo de la batería de bicicleta partes estructurales es básicamente plana. El espacio de reducción de precios es enorme después de que el último volumen, suponiendo que el costo puede ser reducido por 30%, una sola pieza estructural puede ahorrar alrededor de 2000 RMB que 21700.
● Alta densidad energética
Grafito + níquel de alta densidad energética de 283wh/kg (comparada con la batería LG 21700 que es de 247wh/kg), carbono silicio + níquel de alta densidad energética de 300wh/kg de la serie 83, objetivo de 350-400Wh/kg de la serie 91.
● Ahorro de costes en el proceso de producción
Principalmente reflejado en la tecnología de electrodo seco en la etapa inicial del ciclo de producción, las partículas positivas y negativas se mezclan con aglutinante de politetrafluoroetileno (PTFE) para hacerlo fibrose, y el polvo se enrolla directamente en una película y se presiona sobre papel de aluminio o papel de cobre para preparar una hoja de electrodo positivo y negativo.
De este modo, pueden omitirse los complicados procesos de laminado y secado, lo que simplifica enormemente el proceso de producción, mejora la eficacia de la producción y ahorra costes.
Estado actual de la cadena industrial de las baterías 4680
Para Tesla, con la promoción de la batería Tesla 4680, se necesitarán dos o tres fábricas de fundición en China para lograr una mayor capacidad de producción en el futuro, y otras grandes fábricas de baterías seguirán la disposición de la batería Tesla 4680. Se espera que en 2023 se produzca el primer brote.
Global: Tesla anunció por primera vez en septiembre de 2020 que comenzaría a entregar el Model Y con batería 4680 en 2022Q1.
Panasonic planea iniciar la producción de prueba de baterías 4680 en Japón en 2022 H1 y la producción en masa en 2023; LG ampliará la capacidad de baterías 4680 en la planta de Ochang en Corea del Sur y planea producir en masa en 2022-2023; Samsung SDI planea alcanzar la producción en masa en 2024, y la empresa israelí Storedot anunció en septiembre de 2021 que produjo con éxito la primera batería 4680 y planea alcanzar la producción en masa en 2024.
China: CATL está acelerando el ritmo de investigación y desarrollo, y planea la producción en masa en 2024; Bic exhibió productos de gran cilindro en Shenzhen CIBF en marzo de 2021, y se espera la producción en masa en 2023; EVE Energy puso en producción el proyecto de producción de baterías de gran cilindro de 20GWh en 2021 Q4 en Jingmen, y se espera que logre la producción en masa de 4680 baterías en 2024.