特斯拉最新電池技術大揭秘！容量大、充得快、不發熱

無極耳技術什麼意思

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從最早的1865到特斯拉Model 3的2170，再到最近“風聲四起”的4680電池。特斯拉對於增加電池單體的這條路線，從未停歇。

隨著新款特斯拉Model S/X的上市，近日先是有海外媒體曝光4680電池在試製的電池包圖片，其後特斯拉更是在工人招聘的素材中放出了這款電池在生產線上工藝影片。

這裡有一件可以確認的事，就是4680電池真的快來了。

但4680電池僅僅是“變粗變大”了嗎？無極耳電池又是個什麼東西？

我們和大家好好分析一下。

在電池日當天，馬斯克第一次提到4680無極耳電池。

關於電池電芯的技術，

提出了無極耳，不含鈷的高鎳陰極材料、原料矽陽極材料幾個特點。

我們一個個來說。

“極耳”這個詞對於大多數人一定是陌生的。事實上極耳是常規電池上不可或缺的一部分，電流必須流經極耳才能到達電池單元外部的聯結器，它是電芯中正負極引出來的金屬導電體。

在我們的日常生活中的手機電池、藍芽電池、筆記本電池等都需要用到極耳。

由“極耳”到“無極耳”的轉變，與特斯拉在電池方面的技術路線有著拆不開的聯絡。

從1865到2170，特斯拉一直堅持使用圓形電芯。這種本身運用在數碼產品上的電池運用到汽車上，至今特斯拉也是獨一份。特斯拉在創業之初確實沒有那麼多的選擇。圓形電芯體積和容量不大，但優點就在於電池的能量密度很高。

也正因這個優點，保留圓形電芯的設計就在特斯拉傳承了下來，所以接下來特斯拉的技術路線也就都圍繞著圓形電芯來展開。

一輛電動汽車的電池包中圓形電芯數量很多，透過BMS來管理壓力實在是不小。且電芯數量多，包裝所佔的空間也就更多。想要提升電池的容量，很簡單，就是將電芯做大。

我們熟知的比亞迪的刀片電池以及寧德時代的CTP技術，雖然電芯並非圓形，但理念上也是想要將電芯做大。

做大圓形電池的電芯就要將電芯做粗，如若將電池的電芯平鋪開來，我們就會發現電芯做粗以後，若想保證發熱能夠有效控制，那麼電池的直徑越大充電的速度就會越慢。而發熱無法控制的罪魁禍首就是我們前面講的“極耳”。

電池充放電過程中電流必須一直沿著陰極或陽極流到極耳。極耳本身橫截面積有限，且電阻較大。所以在流出電池單元時，電阻也會隨著距離的增加而相應提高，這也是充電發熱的緣由。

拿搭載在Model 3上的21700電池為例，它的卷繞長度大約是1米長，用極耳將銅箔上把電匯出電阻大約為23 Ω，而且這麼長的銅箔為保證低的電阻，銅箔厚度必須在12微米以上（導電導熱需求）。目前可達到12微米且可量產的廠家只有松下一家。

說到這裡，大家也就能理解為什麼特斯拉在此前一直被松下“卡脖子”了吧。沒錯，無極耳的思路就是為了擺脫電池廠商技術上的束縛。

特斯拉考慮問題的方式從來就是簡單粗暴兩個字，既然你發熱，那我就幹掉你。

在特斯拉的宣傳片中，我們能看到。它改變了傳統制造方式，將電池中的銅箔和鋁箔捲起來之後正負極集流體與蓋板或殼體直接相連。也就出現了這張廣為流傳的橫截面截圖。

這張截圖，外行看熱鬧內行看門道。透過資料中對工藝的展示，我們偶然的發現，這與超級電容的裝配工藝極其的相似。這其實是一種“旋壓”工藝，可以將超級電容的鋁箔直接壓成這個樣子。形成這個樣子的好處就在於，可以將外部的金屬殼體與電芯直接鐳射焊接在一起。

聊到這個“旋壓”工藝，我們就不得不提到2019年5月份，特斯拉收購的一家叫做Maxwell的公司。Maxwell是一家超級電容器儲能及輸電解決方案開發商和製造商。也就是說，這家公司利用在超級電容上的技術幫助特斯拉完美的解決了無極耳電池的連線。

工業製造及成本方面來看，極耳本身是電池的額外的零件，增加了成本的同時也帶來了製造難度。相比之下，採用無極耳設計的電池可以簡化製造過程，同時去除主要發熱部件，降低電阻。

取消極耳後成倍增大電流傳導面積、縮短電流傳導距離，並且大幅降低電池內阻，減少發熱量， 延長電池壽命。

這意味電芯的密度可以更大，並且為特斯拉大電流快充方案的適配的天花板大大的提升。

聊過了無極耳，我們再說說4680電池的工藝方面的“幹法電級”。這項技術依舊是由我們之前提到的“Maxwell”賦能。

幹法電極與傳統溼法電極的製作方法相比，核心技術在於電極擠壓時減少了溶劑。在電極配方上，它將少量的 PTFE 粉末原纖維化作為粘接劑，使正/負極材料能自支撐在擠壓中成膜成卷，從而實現去溶劑化。很好的規避了傳統漿料溼法過程中溶劑不穩定，且省略了有毒的溶劑後續處理的問題。

對比使用了溶劑的溼法工藝 （負極/正極粉末與具有粘合劑的溶劑混合，將漿料塗覆在電極集電體上）。

乾電池工藝具兩大優勢:

一是大幅提效，

電池具有更好的導電性。在《Dry Electrode Coating Technology》論文的放電倍率測試結果證明，同等條件下幹塗層電極比溼塗層電極擁有更大的輸出功率，同時迴圈壽命更長、高溫穩定性更好、充電/放電效率更高，為快充賦能。

二是降低成本，

溼法工藝需要用到電極塗覆機，且所需的烘乾車間需要的規模非常龐大，且整個工廠對於無塵化的要求十分高。任何一粒灰塵掉進電極中都可能造成短路。且有毒的溶劑需要使用烘箱進行幹化處理回收。這些設施和加工步驟全部取消，降低了非常可觀的成本。

馬斯克作為一個商人，降低成本這件事讓他心裡樂開了花。

而最後電池方面的 “不含鈷高鎳陰極材料、以及原料矽陽極材料”方面，現在看來就沒有什麼太大的新意了。從正負極材料配比作出調整，來實現最佳化電池的效能，這是每家廠商都在努力的方向。

長城汽車旗下的蜂巢能源、寧德時代也已經在這個方向小有成果。

再回到這組圖片，第二張圖也與特斯拉電池日釋出的資訊十分相關。

特斯拉把電池內建到了車身，將電池平鋪在底盤上，和電池包的上蓋合二為一。誰也不會想到這麼快特斯拉就做到了從cell to pack直接跳躍到了cell to body。

這種革新簡單來說，就好比曾經大家都在用開啟後蓋可以更換電池的手機，突然蘋果推出了一款內建電池的iPhone一樣，十分的跳躍。

得益於CTB以及無極耳電池優秀散熱的結合，激進的特斯拉直接將電池包內的液冷冷卻管電池包內其他結構件全部都取消。

灌膠的狀態也恢復到了2170pack的第一個版本狀態，也就是全灌的形式。（2170後期改成只在電芯兩端灌膠，中間是空的）

這樣的設計，在表面上的優勢在於可以節省空間放置更多的電池，續航也隨之提升。然而深層次來講，CTB的也增加了車輛的安全性。

第一、

這樣的結構使得車身本身的安全結構可以同時保護乘客與電芯。圓柱體電池透過阻燃膠固定緊密結合起來後，整個電池包就好比一整塊厚度80毫米的鋼板，可以承受來自各方向的力，包括剪下力。

第二、

由於電池連線的更加緊密，電池包的重量也更偏向於車輛的中心。這也就意味著新款特斯拉將擁有更好的極限情況下的操控。

第三、

由於CTB的設計，減少了接近370個零部件，同時減輕車輛10%的整體重量。更輕的重量意味著，同樣條件下更好的操控和剎車距離。

在去年有關注到特斯拉電池日的小夥伴可能注意到，當時關於特斯拉4680電池的報道更多的是停留在了提升的引數上，但並沒有獲得市場的信任。

電池釋出日當天，效果不及市場預期，特斯拉盤後股價一度下跌7。6%，市值縮水300億美金，約合2033億人民幣。股市的反應更是體現出了大多數人對於特斯拉技術解讀的片面。

三個月的時間，隨著特斯拉一體式鑄造機的投入使用，到Model Y的車身後部一體成型的量產落地，再到4680無極耳電池以及CTB在Model S的量產。特斯拉這家公司“敢想敢幹”的風格，是它與傳統車企最大的不同。

如果一定要我們將特斯拉劃分到哪一類公司，我們認為他更像是一家做電子產品的科技公司。有時像蘋果一樣顛覆汽車行業；有時像華為一樣務實鑽研工藝；有時也如同小米一樣，對“不實在的”國產電動產品逐出局。

面對特斯拉這家公司極致效率的技術迭代，我們也不禁在心中劃上一個問號，究竟哪一家國產廠商在未來能有實力與之一戰呢？

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