马斯克之前在电池日说明年特斯拉会开始在其部分车型中搭载其新研发的4680大圆柱电池。最近也有很多关于特斯拉4680电池的信息，我也看了很多，但一些文章，包括一些卖方研报中的部分信息是互相有矛盾的，而且部分关键信息也始终没有被说清楚。所在针对一些关于4680电池比较模糊的信息，我这几天做了一些调研，简单记录一下。
一、为什么特斯拉说单个4680电芯相比2170电芯提高了5倍电量、6倍功率、且仅靠电池结构升级提升16%的行驶里程？
1.1 单体电芯5倍电量提升
单个4680电芯相比于2170电芯的体积其实是大了约5.5倍，但电量并没有完全成比例增大5.5倍，而是仅增大5倍，为什么？这个问题外界没有明确答案。猜测可能是其电芯制造工艺差异造成的，因为4680采用了无极耳(全极耳)设计，其制造工艺和2170还是有一定的区别。而且大电芯安全性肯定相比小电芯会有下降，可能会在电芯设计上对此做一定补偿。而且特斯拉的4680电池是计划用CTC方式装备在底盘的，对结构件强度也更高，因此其外壳可能也更厚一些。
1.2 单体电芯6倍功率提升
输出功率提升6倍，也就是说输出电压相同的情况下，输出电流可以大6倍。这个提升是由其全极耳的设计带来的。全极耳结构使其电极之间的连接面积更大且传导距离更短，电芯内阻也减少（理论计算显示可以电阻减少很多倍），因此输出功率和输出电流可以做到更大。这带来三个好处：1、显著提高充电速度；2、显著提高输出动力；3、减少内阻损耗。
1.3 仅靠电池结构升级提升16%的行驶里程，怎么做到的（注意，这里不是能量密度的提升）？
（1）因为4680比2170高了10mm，同样的表面积下有更多的电芯有效体积。
（2）因为4680相比于2170更大，所以需要搭载的电池数量显著变少，电池间缝隙的总和以及电池外壳占据的面积更小，同样的表面积下可以有更多有效电芯面积。
（3）全极耳设计带来的电芯内阻减少，导致使用过程中电芯能量损耗变小，提高了电芯能量使用效率。
（4）电芯外壳总重量变少：单个电芯增大了5倍电量，但表面积仅增大了不到3倍，因此电芯的总重量是变小的。
二、电芯结构件的价值量变少了还是变多了？
因为4680比2170电芯单个电量大5倍，但其表面积仅增大了不到3倍，因此整车的电芯外壳数量会是原来的约1/5，且总外壳质量是下降的。但因为4680电池采用无极耳（全极耳）设计，其外壳结构件的性能要求（比如电流输出能力、防爆能力等指标）和复杂度有提升。
此外，因为4680是全极耳工艺，是通过结构设计直接利用整个集流体尾部作为极耳，并通过加入一个盖板（也被称为“集流盘”）结构设计增大极耳传导面积及其连接处的连接面积、缩短极耳传导距离。通过集流体与盖板（集流盘）的全面积、直接接触式连接，达到大幅降低电池内阻的效果。
集流盘
因此，一方面电芯外壳数量和总质量都是下降的，另一方面，电芯结构件更复杂、技术含量更高、且多了急流盘这个增量。如果不知道具体的价格信息是很难判断单车电芯结构件的价值量到底是变大了还是变小了。
但是科达利管理层之前在三季报电话会议上提到单个4680电芯结构件的价值量是大于2170电芯结构件价值量的5倍的（也就是说结构件单车价值量是提升的），昨天浙商证券请的特斯拉的专家也说电芯结构件的单车价值量是有提升。
三、4680大圆柱电池是否适合于磷酸铁锂
从电芯结构上来说，4680大圆柱电池肯定是可以做磷酸铁锂电池的。但我了解到的情况是4680做磷酸铁锂并不合适。因为
（1）大方形电池这种结构很适合磷酸铁锂，比如比亚迪的大刀片电池，其单个电芯的体积要比4680电芯大的多，因此理论上是更能提高能量密度的，而且方形电芯排在一起中间不会有圆柱电芯之间的那种缝隙。
（2）高镍三元不能做大刀片的结构是因为不安全。高镍三元能量密度高，单个电芯如果做的很大，会对安全性带来很大的问题。
（3）磷酸铁锂追求的是性价比，4680无极耳设计的电芯结构件比现在磷酸铁锂大刀片结构件更贵。既不能带来性能的明显改善，反而价格更贵，因此不太合适。
四、无极耳（全极耳）结构让电池热管理效率更高，为什么？
特斯拉目前2170电芯的冷却板是是在每个电芯侧面的，如下图，每个电芯都是被冷却板包裹起来的。而4680电芯的冷却板会在顶部和顶部。简单想一下就知道，相比于把每个电芯包裹起来的方式，把冷却板一大片平铺在顶部和底部当然结构和加工上更简单。
对于单个圆柱电芯来说，热量更集中在其顶部和底部，而非侧面。那为什么2170电芯不把冷却片放到底面？主要在于其是单极耳设计，因此单个极耳上会集中大量热量，仅在顶部和底部放散热片散热效率就比较差。但对于全极耳设计，热量比较均匀的分布在电芯顶部和底部，那么把散热片放在顶、底部，散热效率就会比较高。
五、4680电芯组成的电池包的质量能量密度是否有提升？如何提升的？
能量密度是提升的。主要来源于：
（1）电芯外壳总质量变少，因此质量能量密度提升。
（2）材料提升：使用高镍（811、91）、添加硅基负极等材料升级（这个其实在2170也可以做）
（3）用CTC方式装配在底盘，那么电池托盘的质量也省了。
六、4680电芯成本如何下降的？
（1）单车电芯数量下降带来的制造成本降低，而且工艺成熟后单车电芯的制造效率也会提升。
（2）无极耳（全极耳）设计带来电池损耗降低，相比于2170电芯同样电量续航更长。
（3）材料升级导致能量密度提升带来的单kwh的材料用量减少。
（4）CTC技术带来电池PACK费用的节省（包括热管理简化、组装简化、省去电池模组、托盘）。
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