테슬라 4680 배터리 는 테슬라의 가장 획기적인 기술 중 하나로, 전기 자동차 분야에서 뛰어난 성능을 발휘하여 리튬 배터리 산업를 통해 혁신적인 변화를 가져왔으며, 이 배터리의 여러 장점은 향후 전기 자동차의 발전에 새로운 전망을 열어줍니다.
목차
4680 배터리란?
"4680"은 배터리의 직경과 높이의 크기 사양을 나타냅니다. 4680 배터리는 배터리 직경이 46mm, 높이가 80mm인 것을 의미합니다. 기존 전기차 배터리와 비교하여 더 큰 부피, 더 높은 용량 및 더 높은 에너지 밀도로 더 긴 주행 거리와 배터리 성능을 제공할 수 있습니다.
4680 배터리의 장점
21700 배터리 단극 러그 구조와 비교하여 4680 배터리는 전극 러그+컬렉터 플레이트 디자인을 채택한 반면, 주류 방식은 쉘 그루브 하단의 양극과 커버 플레이트 레이저 용접의 새로운 구성을 채택하여 쉘 그루브를 밀봉합니다.
가공 공정 측면에서 4680 배터리는 21700 배터리와 비교하여 극 러그 다이 커팅, 반죽, 레이저 용접 수집기, 개구 형성, 레이저 용접 커버 플레이트 공정을 증가시켰으며 4680 배터리 셀 용량은 21700 배터리의 5배로 해당 모델의 주행 거리 16%를 향상시킬 수 있으며 출력 전력은 21700 배터리보다 6배 높습니다.
현재 테슬라 4680 배터리는 2023년 1월 100만 개의 배터리를 자체 생산했으며, 평균 수율은 92%, 최고 수율은 97%로 수율이 양산 수준에 도달했습니다.
4680의 두 가지 구조 체계
기존 방식: 음극 러그의 끝은 스틸 쉘 홈의 바닥을 향하고 양극 러그는 열린 끝에서 나와 양극 끝과 용접됩니다. 스틸 쉘 베이스는 펄스 레이저 관통 용접으로 홈을 통해 음극 올폴 러그와 용접됩니다.
●장점: 네거티브 컬렉터가 없는 구조는 스틸 쉘의 높이 방향으로 공간을 차지하지 않아 공간 활용률이 향상됩니다;
●단점: 배터리 벽 두께가 증가하면 용접을 통해 하우징 바닥에 폴 러그를 단단히 용접하기 어렵습니다.
새로운 계획: 양극 컬렉터 플레이트는 양극 컬럼에 직접 용접되고 양극 컬럼은 쉘 홈 하단의 개구부에 붙어 있으며 그 사이에 절연 씰이 있으며 배터리 셀은 풀 폴 러그 구조입니다.
양쪽 끝은 양극 및 음극 집전판으로 연결되고 극은 양극 집전판과 배터리를 통해 전기적으로 연결되고 쉘과 음극 집전판은 전기적으로 연결되고 커버 플레이트와 쉘은 노치로 연결되며 커버 플레이트는 방폭 라인으로 에칭됩니다.
4680 배터리, 배터리 소재 산업에 새로운 기회 제공
이전에는 보조금 감소로 인해 비용 절감 요구가 발생하여 안전 문제가 분명했습니다. 고 에너지 및 고 업그레이드 속도의 방향에 대한 주요 보조 재료가 느려지고 Tesla 4680 배터리가 새로운 업그레이드 푸셔가 될 것으로 예상됩니다.
하이 니켈 음극, 실리콘 탄소 음극, 리튬 보충제, 탄소 나노 튜브, LiFSI, PVDF와 같은 주요 보조 재료의 투과성/투약량이 증가할 것으로 예상됩니다.
1) 높은 니켈 음극: 높은 작동 전압과 특정 용량을 가진 전력 배터리의 잠재적 음극 소재입니다;
2) 실리콘 기반 탄소 음극: 이상적인 차세대 음극 소재인 순수 실리콘의 비용량은 흑연의 10배에 달합니다;
3) 리튬 보충제: 실리콘 탄소 음극의 낮은 첫 번째 효과 외에도 SEI 필름은 사이클 프로세스 중에 재생을 "호흡"하여 사이클 수명을 단축하고 리튬 보충제에 대한 수요가 점점 더 강해지고 있습니다;
4) 탄소 나노튜브: 의 전도성이 낮기 때문에 실리콘 기반 양극 소재의 경우 활성 물질 간의 전도도를 높이고 배터리의 에너지 밀도를 향상시키기 위해 탄소 나노튜브(CNT)를 추가해야 합니다;
5) LiFSi: 고니켈, 고전압, 고용량 배터리에 적합한 새로운 유형의 리튬 염입니다;
6) PVDF: 주로 배터리에 사용되는 리튬 배터리 분리기 양극과 음극을 바인더로 사용합니다.
구조 부품 측면에서 Tesla 4680 배터리는 새로운 구성 설계를 채택했기 때문에 제조 임계값이 높아져 구조 부품이 사용자 정의, 쉘 + 커버 플레이트 조달로 전환되고 레이아웃이 최적화되고 단일 제품의 가치가 높아졌습니다.
장비 측면에서 레이저 다이 커팅, 레이저 용접 및 기타 공정의 양이 증가했으며 고정밀 요구 사항으로 인해 관련 장비의 가치가 높아졌습니다. 헤드 배터리 공장은 새로운 생산 능력을 계획하고 있으며, 쉘 스탬핑 장비는 중국 제조로 대체될 것으로 예상됩니다.
또한 모든 러그가 밀접하게 배열되어 있기 때문에 금속 다이 커팅을 사용하기 어렵고 일부 방식에서는 폴 조각의 길이에 따라 러그의 너비가 변경되므로 레이저 다이 커팅이 더 적합합니다. 레이저 용접 장비는 Tesla 4680 배터리 계획의 혜택을 받고 있으며, 중첩 산업의 주요 배터리 공장도 생산 능력을 갖출 계획이며, 이는 급격한 물량 증가를 가져올 것으로 예상됩니다.
Tesla 4680 배터리의 새로운 구조는 공정 실현 및 일관성 문제를 야기하여 배터리 수율에 영향을 미칩니다.
코팅: 모든 극 러그 코팅의 곡선 가장자리는 장치의 더 높은 정밀도를 요구합니다(외륜의 빈 영역이 내륜보다 점점 더 많아지고 극 러그의 길이가 외륜까지 길어짐).
폴 러그 절단: 공정 요구 사항이 높을수록 가장자리가 고르지 않으면 폴 러그 피팅에 틈이 생길 수 있습니다.
레이저 용접: 전극 러그 및 컬렉터 플레이트 용접, 용접 지점 증가(테슬라 4680 배터리의 납땜 조인트 수가 21700보다 5배 이상 높음), 가상 용접 또는 고온 손상 다이어프램을 쉽게 만들 수 있습니다.
반죽하기: 금속 칩이 생산됩니다.
액체 주입: 올폴 러그를 덮은 후에는 액체 주입이 어려워 연속 생산에 영향을 미칩니다.
Tesla 4680 배터리의 성능 이점
Tesla는 Tesla 4680 배터리의 "대형 셀+올폴 러그+고니켈 및 고실리콘+CTC"로 설계를 개선하여 여러 가지 성능 이점을 달성했습니다:
1) 긴 지구력: 테슬라 4680 배터리 에너지 밀도가 20% 이상으로 증가합니다;
2) 고속 충전: 올폴 러그는 배터리의 열전 성능을 최적화하고 4C 이상의 고전류에도 견딜 수 있습니다;
3) 저렴한 비용: 대용량 배터리+높은 에너지 밀도로 1Wh당 비용을 절감합니다.
또한 테슬라 4680 배터리는 더 나은 열 안전 성능, 내부 응력 분포 균일 한 장점으로 인해 정사각형 배터리에 비해 하이 니켈 및 하이 실리콘 시스템에 더 적합합니다. 저가형 자동차는 인 정사각형+CTP 방식을, 고급형 자동차는 하이 니켈 및 하이 실리콘 4680+CTC 방식을 더 많이 적용 할 것으로 예상됩니다.
LG, 파나소닉, 삼성, CATL, EVE 에너지 등과 같은 글로벌 선도 배터리 공급업체들도 테슬라 4680 배터리의 레이아웃을 따랐습니다. 테슬라 4680 배터리는 테슬라와 선도적인 배터리 제조업체들이 주도하는 변곡점을 가져올 것으로 예상됩니다.
테슬라 4680 배터리의 기술 혁신
올폴 러그 채택 저항을 줄이세요: 올폴 러그의 설계는 전자 흐름 경로를 줄이고 내부 저항을 줄일 수 있습니다. 21700 개의 배터리 전자는 컬렉터의 권선 극 시트의 전체 길이를 통해 흐르고 경로는 약 1000mm이며 해당 임피던스는 구리의 전기 전도도에 따라 20mΩ보다 큽니다.
Tesla 4680 배터리 전극 셀에서 컬렉터 유체를 통해 흐르는 전자의 경로는 축 방향 길이, 즉 80mm에 불과하며 해당 임피던스는 2mΩ입니다.
열 감소 열 생산 측면에서 저항이 감소함에 따라 열이 감소합니다(전극 러그 배터리의 열은 단극 러그의 1/5에 불과합니다). 방열 측면에서는 방사형 방향을 따라 강력한 열전도 경로가 형성되고 바닥에 냉각판 만 배치 할 수있어 (기존 21700은 뱀 튜브 냉각 측벽) 열 관리의 어려움과 에너지 소비가 줄어 듭니다.
요약하면, 전기와 열 에너지 손실이 적어 에너지와 전력 밀도를 동시에 높일 수 없다는 제약을 깨고 긴 배터리 수명과 빠른 충전을 달성합니다.
프로세스 간소화
21700/18650의 폴 플레이트는 폴 러그를 위한 빈 공간을 남겨야 하며, 풀 폴 러그는 지브라 코팅을 피하고 단순화할 수 있습니다. 배터리 생산 프로세스.
고니켈 및 고실리콘 채택
원칙적으로 4680 원통형 배터리는 포장의 한 형태일 뿐이며 재료 시스템에는 제한이 없습니다. 그러나 응용 측면에서 볼 때 고니켈과 고실리콘은 정사각형 배터리보다 열 성능이 우수하고 내부 응력 분포가 균일한 4680 대형 실린더의 장점을 발휘할 수 있습니다.
에너지 밀도
원통형 배터리의 집적 효율은 정사각형 배터리보다 낮기 때문에 동일한 에너지 밀도를 가진 팩을 만들려면 원통형 싱글의 에너지 밀도가 정사각형보다 높아야 합니다. 따라서 더 높은 팩 에너지 밀도를 달성하기 위해 실린더에는 당연히 높은 니켈이 필요합니다.
● 높은 니켈 적응도 실린더는 정사각형보다 높은 니켈에 더 적합합니다. 핵심 이유는 정사각형의 높은 니켈이 표면 접촉이고 단일 배터리가 크고 본체의 열 발생이 방출하기 쉽지 않으며 열 폭주 설계가 제어하기 쉽지 않기 때문입니다.
한편, 리튬 철의 화학적 특성은 안정적이고 방열 및 열 폭주에 대한 요구 사항이 낮기 때문에 정사각형 CTP는 리튬 철 시스템의 배터리에 매우 적합하여 높은 정사각형 통합의 장점을 최대한 활용하지만 열 폭주 설계가 어렵습니다. 4680 리튬은 승용차에서 4680의 장점을 잃어 버렸으며 향후 이륜차 및 전동 공구에 적용될 수 있습니다.
또한 실리콘 첨가 후 음극의 팽창으로 인해 원통형의 내부 응력 분산이 정사각형보다 균일하여이 방식에서 입자 파손이 발생하기 쉬워 성능과 수명에 영향을 미칩니다. 따라서 셀의 에너지 밀도를 높이기 위해 니켈 함량이 높은 고실리콘 용액을 선택합니다.
저렴한 비용 달성 ● 비활성 재료 비용 구조 부품을 예로 들어 21700 배터리 쉘 + 캡 2 RMB, 4680은 현재 약 10 RMB, 긴 수명 M3는 21700/4680 배터리 셀 4400/960, 현재 8800/9600의 값에 해당하는 현재를 사용해야하므로 자전거 배터리 구조 부품의 비용은 기본적으로 평평합니다. 비용을 30%까지 줄일 수 있다고 가정하면 단일 구조 부품이 21700보다 약 2000RMB를 절약 할 수 있다고 가정하면 가격 인하 공간은 후기 볼륨 이후에 엄청납니다.
● 높은 에너지 밀도
흑연 + 하이 니켈 에너지 밀도 283wh/kg(247wh/kg인 LG 21700 배터리와 비교), 실리콘 카본 +83 시리즈 하이 니켈 에너지 밀도 300wh/kg, 91 시리즈는 350-400Wh/kg을 목표로 합니다.
생산 과정에서의 비용 절감
주로 생산 주기 초기 단계의 건식 전극 기술에 반영된 양극 및 음극 입자를 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 바인더와 혼합하여 섬유로 만들고 분말을 필름으로 직접 말아서 알루미늄 호일 또는 구리 호일 위에 눌러 양극 및 음극 시트를 준비합니다.
이렇게 하면 복잡한 압연 및 건조 공정을 생략할 수 있어 생산 공정이 크게 간소화되고 생산 효율이 향상되며 비용이 절감됩니다.
4680 배터리 산업 체인 현황
테슬라의 경우 테슬라 4680 배터리의 홍보와 함께 향후 더 많은 생산 능력을 달성하기 위해 중국에 2~3개의 파운드리 공장이 필요하며, 다른 주요 배터리 공장도 테슬라 4680 배터리의 레이아웃을 따를 것입니다. 2023년이 그 첫 해가 될 것으로 예상됩니다.
글로벌: 테슬라는 2020년 9월에 4680 배터리가 장착된 Model Y를 2022년 1분기에 공급할 것이라고 처음 발표했습니다.
파나소닉은 2022년 상반기 일본에서 4680 배터리 시험 생산을 시작하고 2023년 양산을 계획하고 있으며, LG는 한국 오창 공장에서 4680 배터리 생산 능력을 확장하고 2022~2023년 양산을 계획하고 있으며, 삼성SDI는 2024년 양산을 달성할 계획이고 이스라엘 기업 스토어닷은 2021년 9월 첫 4680 배터리 생산에 성공했으며 2024년 양산을 달성할 계획이라고 발표했습니다.
중국: CATL은 2024년 양산을 계획하며 연구 개발 속도를 높이고 있고, Bic은 2021년 3월 심천 CIBF에서 대형 실린더 제품을 전시했으며 2023년 양산을 앞두고 있고, EVE 에너지는 징먼에서 2021년 4분기 20GWh 대형 실린더 배터리 생산 프로젝트를 가동했으며 2024년 4680 배터리 양산을 달성할 것으로 예상하고 있습니다.
Hailey
안녕하세요, 저는 물리학 석사 학위를 취득한 후 리튬 배터리 산업에 전념하고 리튬 배터리 엔지니어들과 함께 다양한 리튬 배터리 설계 및 제조 프로젝트를 완료했습니다. 4년 이상 리튬 배터리 엔지니어로서 쌓은 전자 지식을 바탕으로 현재는 주로 리튬 배터리에 대한 콘텐츠 작성을 담당하고 있으며 저의 견해를 여러분과 공유하고 싶습니다.
테슬라 4680 배터리 - 기술 혁신 및 산업 체인 개발
4680 배터리란?
"4680"은 배터리의 직경과 높이의 크기 사양을 나타냅니다. 4680 배터리는 배터리 직경이 46mm, 높이가 80mm인 것을 의미합니다. 기존 전기차 배터리와 비교하여 더 큰 부피, 더 높은 용량 및 더 높은 에너지 밀도로 더 긴 주행 거리와 배터리 성능을 제공할 수 있습니다.
4680 배터리의 장점
21700 배터리 단극 러그 구조와 비교하여 4680 배터리는 전극 러그+컬렉터 플레이트 디자인을 채택한 반면, 주류 방식은 쉘 그루브 하단의 양극과 커버 플레이트 레이저 용접의 새로운 구성을 채택하여 쉘 그루브를 밀봉합니다.
가공 공정 측면에서 4680 배터리는 21700 배터리와 비교하여 극 러그 다이 커팅, 반죽, 레이저 용접 수집기, 개구 형성, 레이저 용접 커버 플레이트 공정을 증가시켰으며 4680 배터리 셀 용량은 21700 배터리의 5배로 해당 모델의 주행 거리 16%를 향상시킬 수 있으며 출력 전력은 21700 배터리보다 6배 높습니다.
현재 테슬라 4680 배터리는 2023년 1월 100만 개의 배터리를 자체 생산했으며, 평균 수율은 92%, 최고 수율은 97%로 수율이 양산 수준에 도달했습니다.
4680의 두 가지 구조 체계
기존 방식: 음극 러그의 끝은 스틸 쉘 홈의 바닥을 향하고 양극 러그는 열린 끝에서 나와 양극 끝과 용접됩니다. 스틸 쉘 베이스는 펄스 레이저 관통 용접으로 홈을 통해 음극 올폴 러그와 용접됩니다.
●장점: 네거티브 컬렉터가 없는 구조는 스틸 쉘의 높이 방향으로 공간을 차지하지 않아 공간 활용률이 향상됩니다;
●단점: 배터리 벽 두께가 증가하면 용접을 통해 하우징 바닥에 폴 러그를 단단히 용접하기 어렵습니다.
새로운 계획: 양극 컬렉터 플레이트는 양극 컬럼에 직접 용접되고 양극 컬럼은 쉘 홈 하단의 개구부에 붙어 있으며 그 사이에 절연 씰이 있으며 배터리 셀은 풀 폴 러그 구조입니다.
양쪽 끝은 양극 및 음극 집전판으로 연결되고 극은 양극 집전판과 배터리를 통해 전기적으로 연결되고 쉘과 음극 집전판은 전기적으로 연결되고 커버 플레이트와 쉘은 노치로 연결되며 커버 플레이트는 방폭 라인으로 에칭됩니다.
4680 배터리, 배터리 소재 산업에 새로운 기회 제공
이전에는 보조금 감소로 인해 비용 절감 요구가 발생하여 안전 문제가 분명했습니다. 고 에너지 및 고 업그레이드 속도의 방향에 대한 주요 보조 재료가 느려지고 Tesla 4680 배터리가 새로운 업그레이드 푸셔가 될 것으로 예상됩니다.
하이 니켈 음극, 실리콘 탄소 음극, 리튬 보충제, 탄소 나노 튜브, LiFSI, PVDF와 같은 주요 보조 재료의 투과성/투약량이 증가할 것으로 예상됩니다.
1) 높은 니켈 음극: 높은 작동 전압과 특정 용량을 가진 전력 배터리의 잠재적 음극 소재입니다;
2) 실리콘 기반 탄소 음극: 이상적인 차세대 음극 소재인 순수 실리콘의 비용량은 흑연의 10배에 달합니다;
3) 리튬 보충제: 실리콘 탄소 음극의 낮은 첫 번째 효과 외에도 SEI 필름은 사이클 프로세스 중에 재생을 "호흡"하여 사이클 수명을 단축하고 리튬 보충제에 대한 수요가 점점 더 강해지고 있습니다;
4) 탄소 나노튜브: 의 전도성이 낮기 때문에 실리콘 기반 양극 소재의 경우 활성 물질 간의 전도도를 높이고 배터리의 에너지 밀도를 향상시키기 위해 탄소 나노튜브(CNT)를 추가해야 합니다;
5) LiFSi: 고니켈, 고전압, 고용량 배터리에 적합한 새로운 유형의 리튬 염입니다;
6) PVDF: 주로 배터리에 사용되는 리튬 배터리 분리기 양극과 음극을 바인더로 사용합니다.
구조 부품 측면에서 Tesla 4680 배터리는 새로운 구성 설계를 채택했기 때문에 제조 임계값이 높아져 구조 부품이 사용자 정의, 쉘 + 커버 플레이트 조달로 전환되고 레이아웃이 최적화되고 단일 제품의 가치가 높아졌습니다.
장비 측면에서 레이저 다이 커팅, 레이저 용접 및 기타 공정의 양이 증가했으며 고정밀 요구 사항으로 인해 관련 장비의 가치가 높아졌습니다. 헤드 배터리 공장은 새로운 생산 능력을 계획하고 있으며, 쉘 스탬핑 장비는 중국 제조로 대체될 것으로 예상됩니다.
또한 모든 러그가 밀접하게 배열되어 있기 때문에 금속 다이 커팅을 사용하기 어렵고 일부 방식에서는 폴 조각의 길이에 따라 러그의 너비가 변경되므로 레이저 다이 커팅이 더 적합합니다. 레이저 용접 장비는 Tesla 4680 배터리 계획의 혜택을 받고 있으며, 중첩 산업의 주요 배터리 공장도 생산 능력을 갖출 계획이며, 이는 급격한 물량 증가를 가져올 것으로 예상됩니다.
4680개의 선도적인 배터리 회사: CATL, EVE Energy 및 기타 상위 10개 4680 배터리 제조업체.
4680 배터리용 주요 재료 공급업체: CNGR(고니켈), 이스프링 테크놀로지(고니켈), 푸타이라이(실리콘 탄소), 샨산(실리콘 탄소), 다이나노닉(리튬 보충제), 케 달리(쉘), Cnano 테크놀로지(탄소 나노튜브), 틴시 머티리얼즈(LiFSI), 캡켐(LiFSI), BRT(하이니켈+탄소나노튜브), 팡위안(하이니켈) , 슬랙(쉘), 힘슨(레이저 다이 커팅 장비), 유왈러(레이저 용접 장비), JDM(스탬핑 장비).
4680 배터리 대량 생산의 어려움
Tesla 4680 배터리의 새로운 구조는 공정 실현 및 일관성 문제를 야기하여 배터리 수율에 영향을 미칩니다.
코팅: 모든 극 러그 코팅의 곡선 가장자리는 장치의 더 높은 정밀도를 요구합니다(외륜의 빈 영역이 내륜보다 점점 더 많아지고 극 러그의 길이가 외륜까지 길어짐).
폴 러그 절단: 공정 요구 사항이 높을수록 가장자리가 고르지 않으면 폴 러그 피팅에 틈이 생길 수 있습니다.
레이저 용접: 전극 러그 및 컬렉터 플레이트 용접, 용접 지점 증가(테슬라 4680 배터리의 납땜 조인트 수가 21700보다 5배 이상 높음), 가상 용접 또는 고온 손상 다이어프램을 쉽게 만들 수 있습니다.
반죽하기: 금속 칩이 생산됩니다.
액체 주입: 올폴 러그를 덮은 후에는 액체 주입이 어려워 연속 생산에 영향을 미칩니다.
Tesla 4680 배터리의 성능 이점
Tesla는 Tesla 4680 배터리의 "대형 셀+올폴 러그+고니켈 및 고실리콘+CTC"로 설계를 개선하여 여러 가지 성능 이점을 달성했습니다:
1) 긴 지구력: 테슬라 4680 배터리 에너지 밀도가 20% 이상으로 증가합니다;
2) 고속 충전: 올폴 러그는 배터리의 열전 성능을 최적화하고 4C 이상의 고전류에도 견딜 수 있습니다;
3) 저렴한 비용: 대용량 배터리+높은 에너지 밀도로 1Wh당 비용을 절감합니다.
또한 테슬라 4680 배터리는 더 나은 열 안전 성능, 내부 응력 분포 균일 한 장점으로 인해 정사각형 배터리에 비해 하이 니켈 및 하이 실리콘 시스템에 더 적합합니다. 저가형 자동차는 인 정사각형+CTP 방식을, 고급형 자동차는 하이 니켈 및 하이 실리콘 4680+CTC 방식을 더 많이 적용 할 것으로 예상됩니다.
LG, 파나소닉, 삼성, CATL, EVE 에너지 등과 같은 글로벌 선도 배터리 공급업체들도 테슬라 4680 배터리의 레이아웃을 따랐습니다. 테슬라 4680 배터리는 테슬라와 선도적인 배터리 제조업체들이 주도하는 변곡점을 가져올 것으로 예상됩니다.
테슬라 4680 배터리의 기술 혁신
올폴 러그 채택
저항을 줄이세요:
올폴 러그의 설계는 전자 흐름 경로를 줄이고 내부 저항을 줄일 수 있습니다. 21700 개의 배터리 전자는 컬렉터의 권선 극 시트의 전체 길이를 통해 흐르고 경로는 약 1000mm이며 해당 임피던스는 구리의 전기 전도도에 따라 20mΩ보다 큽니다.
Tesla 4680 배터리 전극 셀에서 컬렉터 유체를 통해 흐르는 전자의 경로는 축 방향 길이, 즉 80mm에 불과하며 해당 임피던스는 2mΩ입니다.
열 감소
열 생산 측면에서 저항이 감소함에 따라 열이 감소합니다(전극 러그 배터리의 열은 단극 러그의 1/5에 불과합니다). 방열 측면에서는 방사형 방향을 따라 강력한 열전도 경로가 형성되고 바닥에 냉각판 만 배치 할 수있어 (기존 21700은 뱀 튜브 냉각 측벽) 열 관리의 어려움과 에너지 소비가 줄어 듭니다.
요약하면, 전기와 열 에너지 손실이 적어 에너지와 전력 밀도를 동시에 높일 수 없다는 제약을 깨고 긴 배터리 수명과 빠른 충전을 달성합니다.
프로세스 간소화
21700/18650의 폴 플레이트는 폴 러그를 위한 빈 공간을 남겨야 하며, 풀 폴 러그는 지브라 코팅을 피하고 단순화할 수 있습니다. 배터리 생산 프로세스.
고니켈 및 고실리콘 채택
원칙적으로 4680 원통형 배터리는 포장의 한 형태일 뿐이며 재료 시스템에는 제한이 없습니다. 그러나 응용 측면에서 볼 때 고니켈과 고실리콘은 정사각형 배터리보다 열 성능이 우수하고 내부 응력 분포가 균일한 4680 대형 실린더의 장점을 발휘할 수 있습니다.
에너지 밀도
원통형 배터리의 집적 효율은 정사각형 배터리보다 낮기 때문에 동일한 에너지 밀도를 가진 팩을 만들려면 원통형 싱글의 에너지 밀도가 정사각형보다 높아야 합니다. 따라서 더 높은 팩 에너지 밀도를 달성하기 위해 실린더에는 당연히 높은 니켈이 필요합니다.
● 높은 니켈 적응도
실린더는 정사각형보다 높은 니켈에 더 적합합니다. 핵심 이유는 정사각형의 높은 니켈이 표면 접촉이고 단일 배터리가 크고 본체의 열 발생이 방출하기 쉽지 않으며 열 폭주 설계가 제어하기 쉽지 않기 때문입니다.
한편, 리튬 철의 화학적 특성은 안정적이고 방열 및 열 폭주에 대한 요구 사항이 낮기 때문에 정사각형 CTP는 리튬 철 시스템의 배터리에 매우 적합하여 높은 정사각형 통합의 장점을 최대한 활용하지만 열 폭주 설계가 어렵습니다. 4680 리튬은 승용차에서 4680의 장점을 잃어 버렸으며 향후 이륜차 및 전동 공구에 적용될 수 있습니다.
또한 실리콘 첨가 후 음극의 팽창으로 인해 원통형의 내부 응력 분산이 정사각형보다 균일하여이 방식에서 입자 파손이 발생하기 쉬워 성능과 수명에 영향을 미칩니다. 따라서 셀의 에너지 밀도를 높이기 위해 니켈 함량이 높은 고실리콘 용액을 선택합니다.
저렴한 비용 달성
● 비활성 재료 비용
구조 부품을 예로 들어 21700 배터리 쉘 + 캡 2 RMB, 4680은 현재 약 10 RMB, 긴 수명 M3는 21700/4680 배터리 셀 4400/960, 현재 8800/9600의 값에 해당하는 현재를 사용해야하므로 자전거 배터리 구조 부품의 비용은 기본적으로 평평합니다. 비용을 30%까지 줄일 수 있다고 가정하면 단일 구조 부품이 21700보다 약 2000RMB를 절약 할 수 있다고 가정하면 가격 인하 공간은 후기 볼륨 이후에 엄청납니다.
● 높은 에너지 밀도
흑연 + 하이 니켈 에너지 밀도 283wh/kg(247wh/kg인 LG 21700 배터리와 비교), 실리콘 카본 +83 시리즈 하이 니켈 에너지 밀도 300wh/kg, 91 시리즈는 350-400Wh/kg을 목표로 합니다.
생산 과정에서의 비용 절감
주로 생산 주기 초기 단계의 건식 전극 기술에 반영된 양극 및 음극 입자를 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 바인더와 혼합하여 섬유로 만들고 분말을 필름으로 직접 말아서 알루미늄 호일 또는 구리 호일 위에 눌러 양극 및 음극 시트를 준비합니다.
이렇게 하면 복잡한 압연 및 건조 공정을 생략할 수 있어 생산 공정이 크게 간소화되고 생산 효율이 향상되며 비용이 절감됩니다.
4680 배터리 산업 체인 현황
테슬라의 경우 테슬라 4680 배터리의 홍보와 함께 향후 더 많은 생산 능력을 달성하기 위해 중국에 2~3개의 파운드리 공장이 필요하며, 다른 주요 배터리 공장도 테슬라 4680 배터리의 레이아웃을 따를 것입니다. 2023년이 그 첫 해가 될 것으로 예상됩니다.
글로벌: 테슬라는 2020년 9월에 4680 배터리가 장착된 Model Y를 2022년 1분기에 공급할 것이라고 처음 발표했습니다.
파나소닉은 2022년 상반기 일본에서 4680 배터리 시험 생산을 시작하고 2023년 양산을 계획하고 있으며, LG는 한국 오창 공장에서 4680 배터리 생산 능력을 확장하고 2022~2023년 양산을 계획하고 있으며, 삼성SDI는 2024년 양산을 달성할 계획이고 이스라엘 기업 스토어닷은 2021년 9월 첫 4680 배터리 생산에 성공했으며 2024년 양산을 달성할 계획이라고 발표했습니다.
중국: CATL은 2024년 양산을 계획하며 연구 개발 속도를 높이고 있고, Bic은 2021년 3월 심천 CIBF에서 대형 실린더 제품을 전시했으며 2023년 양산을 앞두고 있고, EVE 에너지는 징먼에서 2021년 4분기 20GWh 대형 실린더 배터리 생산 프로젝트를 가동했으며 2024년 4680 배터리 양산을 달성할 것으로 예상하고 있습니다.