(图:电车志)
还是以特斯拉如今正广泛使用的 2170 电池举例对比,直径 21mm 的电池内部展开其实约为 80cm,而直径增加一倍多的新 4680 电池(46mm 直径),内部电池展开长度其实约为 380cm,是如今的 2170 电池的 4 倍多长。
长也有长的苦恼
当然,电池内部并不是越长越好的。
传统圆柱电池在封装的时候,会在长条薄膜两端引出正负极,连接圆柱电池外壳两端,而引出的这个部分我们称之为「极耳」(如上、下图的 – 和 +)。
充电、放电时,电子会在两极之间的电池(长条薄膜)内部流动,如果 4680 电池也遵循相同的操作,那么电池的电子需要走的距离将明显变长了许多 —— 我们知道,这会增大电池的内阻,一来效率低、二来这样发热更严重,影响电池本身的寿命和安全。
所以 4680 电池不能按照传统套路做,于是特斯拉想到了一个办法 —— 去掉传统的「极耳」,改用「无极耳」的设计。
无极耳,怎么传电?
体积变大,其实只是 4680 电池外在形态的不同,而更重要的革新在内部。
传统的做法让 4680 电池效率变低的原因既然是内部电子的行程变长了,那么想办法把它的行程变短不就解决了?
依照这个思路,特斯拉将原本普通的电子在长条薄膜横向流动的方向改为了竖向,电子在内部走过的路径更短,效率甚至比如今 2170 电池要更高 —— 电池容量高了、输出功率也更高岂不美哉?
(图:智享新动力|经剪裁)
依照这一思路,特斯拉直接将普通电池(内部薄膜展开长端的)两端极耳拿掉,直接将薄膜的「宽端」连接到电池外壳作正负极,路径短了、阻碍少了,电子流动效率直接起飞,据说最高输出功率可达 2170 电池的 6 倍。
而 4680 电池生产的重点就在这里,简单来说特斯拉是直接在薄膜的边缘裁出若干小口,在卷曲封装时将小口按相同的方向内折起来,由激光焊接起来,整体直接与电池外壳的正负极连接 —— 所以这种设计既可以说是无极耳设计,也可以说是全极耳设计。
4680 电池内部一极封装示意
这也是 4680 电池生产的难点,首先 1.8 米长的薄膜封装在直径 46mm 的电池内,其内折对齐的精度就有很高要求,再而对激光焊接的工艺和精细度、强度控制都非常高,要么容易过度焊接直接毁了电芯内部,要么根本没有成功焊接导致整个电池不可用。
因此,这电池自 2020 年初次亮相,至今才有正式量产 4680 电池消息的放出。
不久后,等 4680 电池全面量产,不仅会带来电动汽车成本的进一步下降,速度(包括加速、充电速度)也将再有机会进一步提升。而未来无极耳电池还会在哪些地方运用呢?敬请期待。