大圆柱电池对比：直径VS高度
特斯拉开发了4680大圆柱电池，相比此前采用的2170电池，4680电池直径增加2.2倍，高度变化较小，电池的体积更大，能量提升5倍、输出功率提升6倍，每千瓦时的成本会降低14%，搭载该电池的车型续航里程可提高16%。特斯拉正在全球寻找4680大圆柱电池的合作厂商。 大圆柱电池另一个发展方向是高度大幅增加，例如型号为34200的大圆柱电池，直径34mm，比21700电池增加了13mm，而高度200mm，增加了近3倍。 利用COMSOL软件官方的锂电池设计APP，对4680和34200两种大圆柱电池的设计参数和性能进行了对比。以下部分设计参数根据已知资料和电池设计经验设定并非电池实际数值，欢迎大家共同讨论。 假定两种电池采用相同的材料体系，即石墨||NMC811。电池配方，极片的面密度、压实密度，集流体和隔膜等也相同。详细的电池设计参数和计算的电池性能如下所示： 
以上电池设计纯属个人推测，仅供讨论，请大家指正错误。
由于电极参数相同，采用一维线段的伪二维电化学模型计算时只考虑了负极-隔膜-正极基本电池单元，因此，模拟计算获得的电池电压、固相锂浓度和液相锂浓度分布等特征几乎相同。 由于电池外形尺寸不同，电池具备不同的容量。根据计算，4680电池的容量为26.4Ah，放电能量为96Wh，电池体积为132.95cm3，体积能量密度为722.1Wh/L；而34200电池的容量为36.0Ah，放电能量为131Wh，电池体积为181.58cm3，体积能量密度为721.4Wh/L。两者体积能量密度相差不大，34200电池略低于4680电池。 由于电池外形尺寸不同，电池外表面积不同。4680电池暴露在外能够冷却的面积为0.0149m2，而34200电池暴露在外能够冷却的面积为0.0232m2。两者容量不同产生的热量也不同，但是34200电池由于直径更小，达到的最高温度低于4680电池。 两种不同高径比的大圆柱电池在电池生产工艺、电池成组等方面还存在明显的差异，可能各自存在优缺点。关于锂离子电池仿真设计APP的基本操作步骤如视频所展示，可以高效设计电池与预测性能。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-09-20
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