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今年我们已经聊了两期4680,大家还都挺感兴趣的。这不前不久加州大学圣地亚哥分校的研究人员,把Sandy老爷子从最新Model Y上拆下来的量产4680电芯做了详细的测试。
吹了两三年的特斯拉4680鸽了又鸽,是一盘大棋,还是直接拉跨了呢?最硬核的电动科普,今天我们直接看参数吧。
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1. 电池结构
先看外观和结构。不得不说十月份的这颗4680电芯,和上半年拆的那颗相比,不能说毫无变化,只能说一毛一样。这两颗电芯都是特斯拉自己产线下来的,不是LG或者松下代工的,以后正式量产的版本估计也变不出什么幺蛾子了。
内部结构没有什么看得见的升级。掏出我们之前独家制作的特斯拉4680电芯数模。
从电芯外面看,顶部凸起是正极的极柱,而整个不锈钢外壳都是负极。
正极极柱的切面是工字形外面有一圈绝缘套,用来隔离电芯外壳的负极。正负极都通过特别设计的集流盘来和里面的卷芯连在一起。
正极用的是铝制材料的集流盘,六片花瓣和正极极片焊接,集流盘中心被顶起来和正极极柱焊在一起。电芯底部的负极是铜质的集流盘正好反过来。花瓣和负极极片焊接,集流盘外面一圈和壳体连接。
这就是为什么正极菊花的花瓣根部朝外,而负极菊花的花瓣根部朝里的原因。
因为4680电池包都采用CTC的结构,每颗电芯是参与电池整体受力的,所以电芯壳体的不锈钢厚度达到了0.5-0.6mm,相比2170厚了足足一倍。你可别小看这一点点厚度的变化,毫无疑问是会牺牲能量密度的。
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2. 性能参数
接着看看电化学参数。电芯材料方面几乎也没啥特别的升级。
正极材料依旧是镍钴锰811,镍81%,钴12.4%,锰6.6%。和年初的版本比起来,差异几乎可以忽略不计。正极涂布厚度是180微米,相比2170的120微米提高50%。负极仍然只有石墨,见不到传说中的硅。唯一的亮点是负极用上了DBE干电极技术,正极还没有运用。总体来说在参数上离大家的期待相差甚远。拉了!
上次油管博主Limiting Factor拆解4680电芯的时候,开路电压只有0.13V,很显然是有问题的,估计啊是生产过程中的废品。现在这颗从车上拆下来的就要正常多了,开路电压3.52V。这意味着可以测量大家最关心的,实际容量和能量密度了。
上次我们估算电池包能量的时候,是按照24~26Ah来估算电芯的容量的。大家可以猜一下,这次测下来的结果是多少?打在弹幕里,告诉我!
这不测不知道,一测吓一跳。在2.5A电流下,这颗电芯实际容量只有23.35Ah。这还是2.5A的小电流,放电倍率大概只有1/10C!我们之前聊过很多次放电倍率的概念。倍率越大,可用容量越小。如果按照行业常用的容量测试倍率-1C来放电,结果只有19.98Ah,竟然连20Ah都没有!真的是拉了!
当年马斯克在Battery Day上可是白纸黑字写着,4680电芯要比2170的能量提升5倍!考虑到体积的提升4680相比2170,光体积就大了5.5倍。要做到5倍的能量本来也不算什么很了不起的数据。但是按照现在的结果来看,只有4.82倍。老马好像又被打脸了?
或者我们从能量密度看,单颗4680电芯重量是355g,简单算下能量密度是244Wh/kg,体积能量密度是650Wh/L,相比现在到2170电芯全面落后,对你没听错,就是全!面!落!后!
可能测试结果里,唯一能让特斯拉的粉丝欣慰的是,4680电芯的内阻测下来只有7毫欧左右,相比2170下降70%。如果把电芯里面的卷芯完全展开,2170电芯的极片长度大约是0.8m,而4680,虽然直径只是大了一倍,但展开后的极片长度足足多了5倍,达到了4.3m,比普通住宅的层高还要高。电流距离越长内阻就越大,无论是两端出极耳还是中间出极耳,都没办法降低内阻。特斯拉的4680把整个极片的宽边裁成了锯齿形状全部当作极耳,全极耳也就是无极耳,再用上花瓣形状的集流盘代替极耳连接极柱,实现了如此低的内阻。更低的内阻,就有更少的发热和更高的效率,尤其对整个电池包的热管理有不少的好处。
根据现有的测量参数,修正一下上次我们对于电池包能量的计算。搭载4680电芯的Model Y,是9并92串,一共828颗电芯,电池包能量算下来只有71.6度,这还没算上DOD的充放电策略,最后的实际续航不会比现在用2170的,60度标准续航版本强多少。
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3. 特斯拉的坚持
总结一下,特斯拉最新的4680电池,惊喜不多,甚至呢还有点失望。如果说结构方面还有一些创新,那这次电化学层面,基本是5年原地踏步。
打个不是很恰当的比方,4680只是一个2170Plus,绝对算不上pro。单体能量密度只有244Wh/kg,远没有达到当初预期的300Wh/kg,没有高镍正极、没有无钴、没有硅负极,没有什么称得上划时代的技术,甚至在参数上,比已经用了好几年的2170还要落后。再加上4680更糟糕的体积成组率,最后搭载到整车上这个数字只会更难看。
那特斯拉搞什么飞机,为了这样一个技术进步不大,量产问题一堆的电池,花费这么多的成本和精力呢?
我认为,特斯拉主推4680的根本目标,就不是为了提升性能,而是进一步压榨成本、提升产能。
当电动汽车在市场上逐渐从小众产品变成主流,更大的电池,更长的续航不再是车企要追求的目标。一千公里续航又如何?成本太高,一面把利润给了上游的矿老板,另一面,无法上量快速占领市场,等于把市场拱手让人。Model3和ModelY作为已经上市三四年的产品,在国内依然可以月销十万,说明市场的主流需求就在这个水平。
降低成本提高效率,形成良性闭环才是王道。据说,德州奥斯汀工厂下线的ModelY上的4680电池,要比2170便宜3600美元,这还是在正极没用上干电极的情况下。当然了这也是传说,最核心的成本信息是不会流出来的。还是要从最终产品的价格上见真章。
相比方壳电芯,大圆柱电池单体能量更小,膨胀时应力分布更均匀,安全性更好,理论上更适合负极掺硅;相比1865和2170,46系列的大圆柱减少了单体数量,结构进一步简化,生产效率进一步提高。4680的关键不是性能有多强,而是既打开了性能向上的天花板,也拓展了向下的成本空间。这可能是特斯拉认为面向未来的电池。
其实不只是特斯拉,宝马在下一代纯电平台Neue Klasse上,也选择了大圆柱电池4695电芯,比特斯拉的尺寸稍高一些。
你认为,在电芯形状的技术路线上,到底谁是未来?大圆柱?方壳?还是比亚迪的刀片呢?
说个题外话,特斯拉的4680,不仅容量拉了,就连产量也拉了。前两天,特斯拉官方宣布,4680电池团队在过去一周,生产了足足86万8千颗电芯,听起来好像很多,但实际上也只够装1000多台车!相当于一个月只有四五千辆,连国内销量的零头都够不上。对第一次自产电池的特斯拉来说,似乎又陷入了另一个产能地狱。迟迟难产的4680,到底会是特斯拉的滑铁卢,还是涅槃重生的转折,我们拭目以待。 http://t.cn/A6KsaijS
发布于 上海
