特斯拉4680电芯拆解报告

┃ 摘要

• 2020年特斯拉电池日发布4680电芯（直径46mm，高度80mm），包括松下、LG、三星、亿纬、宁德时代、比克等电池企业纷纷跟进。

• 4680有望成为特斯拉主力电芯，带动相关产业链发展。4680采用大圆柱+全极耳+干电极等全新技术，大幅提升了能量（5倍于2170电池）、功率（6倍于2170电池），降低了电池成本（14%于2170电池），优化了散热性能、生产效率、充电速度，能量密度、循环性能等。

• 全极耳大幅降低内阻、提升功率、安全性、快充性能，所需激光切割工序倍增：传统电池只有两个极耳，分别连接正极与负极，而4680电池实现了全极耳（直接从正极/负极上剪出极耳），从而大大增加了电流通路，并缩短了极耳间距，进而大幅降低内阻、提升倍率型。由于极耳数量远多于常规设计，所需激光切割工序倍增。

• 4680大圆柱与高镍的适配性更好，刺 激高镍产业链发展。铁锂材料价格更低，安全性能更高，不断挤压三元材料市场份额。大圆柱电芯与高镍的适配性更好，特斯拉采用高镍NCM811正极材料，有助于提升高镍市场份额。

• 4680大圆柱与硅负极适配性更好：硅负极理论最大电池容量可达4200Wh/kg，远高于石墨的372Wh/kg，特斯拉第一代4680电芯未采用硅负极，预计是因为特斯拉首次涉足电芯领域，未采用非常激进的设计。

┃ 不同的4680设计存在差异性

• 特斯拉与国产4680电芯设计差异较大

• 特斯拉技术迭代周期很短，不同时期的4680电芯外观存在明显差异

• 第二代4680电芯负极盖板变化极大，可以清晰看见三道焊缝

┃ 圆柱焊接次数远高于方形电池

• 每个电芯至少需要正负极两次焊接，主流动力类普通方形电池容量为100~200Ah，远高于4680电池的25~30Ah.

• 若4680电池渗透率提升，将带激光设备发展。

┃ 正极集流盘

• 第一代特斯拉4680正极集流盘：共计6个花瓣，每个花瓣3长2短共5条焊缝.

• 国产4680集流盘：点状焊接，无花瓣形状

• 集流盘与全极耳的焊接是难点

┃ 全极耳极片分析

• 卷芯中心为中空结构，造成卷芯最内侧并无极耳

• 卷芯最外侧小极耳与集流盘焊接难度增加，最外侧也无极耳

• 最内层和最外层的电流时先流向极片长度方向，然后再流向宽度方向

• 每个小极耳均需要2道激光切割

资料来源：国家知识产权局官网，专利号CN113270693A

揉平：将卷芯的断面揉平整后再与极板焊接，①通过超声波震动直接压平；②通过旋转的揉平轮直接摩擦电池极耳平面。

难点：①揉平速度过快时，极片外翻；②揉平速度过慢时，生产效率低；③揉平时产生金属屑较多，导致内部短路；④活材料脱落等问题，⑤极耳产生褶皱等

解决方案：①在全极耳外套上揉平套，揉平头一边自转一边接近揉平套，由于揉平头不再直接接触全极耳，故能有效防止将去全极耳部分揉碎。②超声波揉平对电芯的端面进行超声波的预处理揉平，然后进行机械揉平。③免揉平：在涂布之后再边缘空白处涂抹绝缘材料，绝缘材料与活性物质水平高度一致，使得卷绕后集流体形成完整平面；

资料来源：国家知识产权局官网，专利号CN113270693A、专利号CN213857825U、专利号CN113113735A、专利号CN113560369A、专利号CN112310574A