1. Introducción
La célula cilíndrica 4680 es una nueva generación de célula cilíndrica de 46 mm de diámetro y 80 mm de altura lanzada por Tesla. En el caso de las baterías, cuando aumenta la densidad de energía, la densidad de potencia disminuirá. El diámetro de 46 mm es la mejor opción para celdas cilíndricas que tienen en cuenta tanto la alta densidad de energía como la alta densidad de potencia.
Innovación central: celda de batería grande + estructura de lengüeta completa + tecnología de batería seca
Avance en el rendimiento: la celda 4680 aumenta en gran medida la energía de la batería (6 veces la de la celda 2170), reduce el costo de la batería (14% en comparación con la celda 2170). El rendimiento de la disipación de calor, la eficiencia de producción y la velocidad de carga están optimizados, y hay margen para mejorar aún más la densidad de energía y el rendimiento del ciclo.
2. Cambio estructural
La batería 4680 mejora en gran medida la energía de la batería, optimiza el rendimiento de disipación de calor, la eficiencia de producción y la velocidad de carga mediante el uso de una estructura de pestaña completa.
Qué es la lengüeta: El conductor metálico que conduce los electrodos positivo y negativo fuera de la batería es el punto de contacto cuando la batería está cargada y descargada. Cuanto mayor sea el área de contacto de la lengüeta y menor sea el espaciado de las pestañas, mayor será la potencia de salida de la batería.
Las baterías tradicionales solo tienen dos pestañas, que están conectadas a los electrodos positivo y negativo respectivamente, mientras que la batería 4680 realiza una estructura de pestaña completa (corte las pestañas directamente de los electrodos positivos / negativos), como resultado, la ruta de corriente aumenta considerablemente y la distancia entre las pestañas se acorta, lo que aumenta en gran medida la energía de la batería.
Ventajas de la pestaña completa:
- Mayor potencia de salida, 6 veces mayor que la de las baterías 2170
- Mejorar la seguridad: el área de la pestaña de la batería 4680 aumenta considerablemente, lo que mejora en gran medida el efecto de disipación de calor (solo el 20% de la batería cilíndrica tradicional) y mejora la estabilidad térmica de la batería.
- El rendimiento de carga rápida mejora considerablemente: debido a la estructura de pestaña completa, los electrones son más fáciles de mover dentro de la batería y la tasa de corriente aumenta, por lo que la velocidad de carga y descarga es más rápida.
- Mejorar la eficiencia de la producción: Elimine el proceso y el tiempo de agregar pestañas en la línea de producción, reduciendo la posibilidad de defectos de fabricación.
Dificultades en el proceso de lengüeta completa: el proceso de doblar las pestañas juntas, actualmente hay tres tipos: pestañas de amasado y prensado, pestañas de corte y pestañas múltiples:
- La forma de las lengüetas de amasado y prensado no está controlada y es probable que ocurran cortocircuitos. Las dos secciones están cerradas durante la fabricación y la penetración del electrolito se ve muy obstaculizada.
- Las pestañas de corte (Tesla) se cortan oblicuamente en rodajas y se enrollan, lo que es mejor que la extrusión aleatoria y ocupa menos espacio, pero la superficie tiene un gran grado de ondulación. Las dos secciones todavía están cerradas durante la fabricación y la inyección no se puede producir de forma continua.
- Las lengüetas múltiples son difíciles de plegar de manera ordenada y los errores de posición de las pestañas se magnifican fácilmente.
En la conexión entre todas las pestañas y la placa colectora o carcasa, los requisitos para la tecnología de soldadura láser son relativamente altos: desde la soldadura por puntos (dos pestañas tradicionales tradicionales) hasta la soldadura de superficies (4680 pestañas llenas de batería), el proceso de soldadura y el volumen de soldadura han aumentado, la intensidad del láser y la distancia focal no son fáciles de controlar, y es fácil causar una soldadura falsa o una soldadura excesiva. El rendimiento actual de la batería es bajo (80%).
Ventajas de un tamaño más grande:
- Reducir el costo de la batería: reduzca la proporción de la carcasa con respecto a la capacidad de la celda, y la cantidad de piezas estructurales y soldaduras también se reduce significativamente, que es un 14% más bajo que el costo de 2170.
- Mejorar la densidad de capacidad: a medida que aumenta el tamaño de la celda, disminuye el número de celdas en el paquete de baterías, disminuye la proporción de carcasas metálicas, aumenta la proporción de electrodos positivos y negativos y aumenta la densidad de energía.
- El sistema BMS es más despreocupado: se reduce el número de celdas en el paquete de baterías y la supervisión y el análisis del estado de las baterías son más sencillos.
- Mayor resistencia estructural, combinación perfecta con la tecnología CTC: 4680 tiene un tamaño más grande y una mayor resistencia estructural. Como batería estructural, se convierte en parte de la estructura del coche, que no solo proporciona energía, sino que también sirve de soporte estructural, ahorrando espacio y reduciendo el peso (10 %), aumentando así la autonomía de crucero (14 %).
Desventajas de un tamaño más grande:
Mayor generación de calor: Cuanto mayor sea el tamaño de la batería, más calor generará y más difícil será disipar el calor. Por lo tanto, es más difícil controlar el calor. Cuanto mayor sea la potencia de la explosión de la batería, es el mayor cuello de botella para que los fabricantes de baterías aumenten el tamaño de la batería. Y Tesla ha logrado un gran avance en la estabilidad térmica a través de la tecnología de lengüeta completa.
