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马斯克吹了三年的“锂电之光”4680,竟然还不如普通电池?

2023-05-26 00:00
4.4万

不得不说,续航焦虑对于现在的电车来说真的 越来越不是个事儿了。

能用 15 分钟就把电池充满的 800V 架构就不提了,前两天,极氪给自家 001 车型增加了一个名为 “ 千里续航套装 ” 的选配。花个 10 万,就能把车上的电池换成 140 度的麒麟电池, 纸面续航直接拉到了 1032 公里

就算最后实际续航会打折,但七八百公里的续航也已经比大部分油车要强了。这也顺便,让极氪 001 成了目前 全球范围内,注意啊是全球,

续航最长的量产纯电车型

而在去年 6 月份,宁德时代发布麒麟电池的时候,他们就声称可以把电车的续航里程提升到 1000 公里以上。那时候看,多少有些吹嘘的成分,可如今还真就被他实现了。只能说, 宁王真就从不口嗨

当然,麒麟电池的技术有多牛逼、宁王的实力有多强已经不是什么新鲜事了,大伙懂得都懂。但这事儿如果和另一个新闻放在一起看,

就 tm 很有意思了。

差不多十天前,之前表示要给特斯拉生产 4680 电池的日本厂商松下表示,将推迟供给特斯拉的 4680 大圆柱形锂离子电池的量产时间。原计划是今年 4 月,但为了 “ 提高电池的性能 ” ,可能会延期到明年 4 月。

这个理由翻译成人话就是,特斯拉吹了两三年的 “ 最完美锂电池 ” ,实际表现可能 拉了

媒体对这事儿的态度也都是这个画风的,都在嘲讽马斯克 牛逼吹过了的感觉。

所以,这个名字有些抽象的 4680 电池是个啥?

乍一看虽然有些难懂,但这四个数字代表的其实是 圆柱形电池的尺寸。前两个是直径,后两个是高度。所以 4680 电池就是一种长 80 毫米、直径 46 毫米的圆柱形电池。

还是很好理解的。

目前在大部分电车上使用的则是 2170 电池,看体型要比 4680 小得多。

把这些电池排在一起,再用外壳一封,就成了电车上的 动力电池包

4680 这个尺寸,是特斯拉在三年前的电池日上发布的。根据马斯克当时的说法,这种电池浑身上下就都是优点。总结起来就五个字: 牛逼,还便宜。

牛逼在哪呢?

相比 2170 电池, 4680 电池的能量是它们 五倍,放电功率更是提升到了 六倍。用上了 4680 的电车,续航里程能够 提升 13%

当然,这玩意也不只有纸面数据看着牛逼,还是有些 实打实的技术创新的。

比如这个叫 无极耳或是全极耳的设计,就能大幅 减少动力电池的发热

传统电池里,会有两张 卷在一起的薄膜,每张薄膜在末端都会引出一个小条当做电池的正负极,这就是 极耳

因此,电流就需要 经过整个薄膜,再从这两个极耳输出。

这么长的传输路径在小电池上还好,要是放到 4680 这样的大电池上,光是薄膜长度就是 2170 的好几倍,很容易造成 发热甚至是过热

所以,特斯拉的做法是把每张薄膜的边缘都做成这样的 锯齿状

薄膜卷起来以后,再把这些 锯齿折成一个平面,这样整个平面就成了电池的正负极。

因为没有极耳结构,大家都叫他 无极耳或是 全极耳设计。

用上无极耳设计后,电池里的电流也就 只用流动一个电池的高度了,路径大幅缩短, 发热自然也大幅减小

形象点说,传统的极耳设计就像 沿着盘山公路上山,弯弯绕绕,费时费力。无极耳则像 直接从山脚下架了个电梯,两点一线直运山顶,效率拉满。

马斯克更是表示,有了新结构、新技术的 4680 电池,单体能量密度将超过 300 Wh/kg ,比 2170 提升近一半

更重要的是,光是性能高就算了,这玩意还 很实惠

根据马斯克的计算, 4680 这个尺寸在圆柱电池里性价比是最高的。不仅对续航有明显提升,而且因为体积大,电池包里需要的电芯数量更少,所以综合下来 成本可以减少 16% 。

要是以后成规模了,成本更 可以降低一半

再加上可能会用上 硅材料阳极无钴高镍阴极这些极其科幻的新材料和新工艺,当时的 4680 电池还真是给电车产业带来了不小震撼。

媒体也一度将它 捧上神坛,甚至有论调称其是 固态电池落地以前锂电池唯一的希望

脖子哥当年看完也是一愣一愣的,敢情 4680 还真就是个 完美的电池呗?

但是当用上 4680 电池的特斯拉 Model Y 走下生产线后,这个 美好的理想却碎了一地

前几天,一个名为 Troy Teslike 的海外媒体,根据特斯拉量产版 4680 电池的重量、体积和能耗,算出它的单体能量密度 竟然还比常见的 2170 电池低了 13%

而他的计算过程其实也没有多复杂,都是根据 公开的数据进行简单的计算。比如这份 EPA 也就是美国环境保护署给用上了 4680 电池的 Model Y 做的续航测试里,就有 4680 电池的 实际可用电量

再结合此前有博主对 Model Y 进行了拆解,测出过 4680 电池包内 电芯的重量,两者的比值其实就是 4680 电池的 单体能量密度

从数据中能看出来, 4680 电池的单体能量密度仅有 229Wh/ kg ,不仅 远低于马斯克当时宣传的 300 Wh/kg ,甚至还低于用了好几年的 2710 电池的 262 Wh/kg 。

简而言之就是,真拉了。

不仅如此,马斯克当时在电池日上表示会用上的 无钴正极以及全硅负极, 4680 也都没有用上。说是相比 2170 的能量增加到了五倍,到头来其实也就是

电池的体积变成了五倍 。。

而用上了 4680 电池的 Model Y 价格虽然是比 2170 电池版本便宜了一些,但 续航也是不升反降。和当时说的降价还提升续航,差距蛮大。

所以,也难怪各家媒体对 4680 一顿猛喷了。毕竟 调起得这么高,最后就出来个这,着实 让人失望

不过客观角度来说,即使特斯拉的 4680 拉了,我们也不能完全否定这个设计的 先进性

毕竟用 无极耳设计降低电池内阻减小发热、用无钴正极增加能量密度、通过增加电芯数量降低总体成本等思路,都是切实可行的。包括宁德时代和比亚迪,其实也都已经在研究 4680 或者类似规格、采用类似技术的电池。

只能说现阶段,想把 4680 做到理想的状态难度还是比较大的。就比如无极耳的工艺,对 焊接技术就提出了很高的要求。那么多密密麻麻的 锯齿需要在折平以后精确的焊在一起,难度确实不小。

能摸得到的好处,估计也就只有 省钱了。

所以,现在的大圆柱电池,似乎更适合的应该是那些 入门级的电车。就比如前几天在国内上市的某自主品牌小电车,就用上了 4695 规格的电池, 10 万不到就能跑 400 多公里,确实 还挺香

而对于特斯拉来说,不出意外的话特斯拉的 4680 电池还会 经过几代的更新,到时候或许就能和当初 FSD 虚假宣传的事儿一样,慢慢 把自己吹的牛逼补回来

而像宁王和 B 王,或许早已经预感到了大圆柱电池的发展已经到了瓶颈,所以无论是麒麟电池还是刀片电池,都采用了 非圆柱形的片状电芯。虽然散热不好解决,但好歹把性能提上去了。

所以未来的电池行业竞争,大概率也会在特斯拉为首的圆柱派和非圆柱派之间展开。 成本和性能的博弈,也会是各大巨头日后继续内卷的重点。

固态电池出现之前的剧情,真的是越来越好看了。你说要是以后能出现一种液体,只需要五分钟....................

撰文:致命空枪编辑:脖子右拧 封面:萱萱

图片资料来源:

特斯拉电池日 Tesla Battery Day

宁德时代官方网站

推特 Troy Teslike主页

知乎

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