
1. Présentation
La cellule cylindrique 4680 est une nouvelle génération de cellule cylindrique de 46mm de diamètre et 80mm de hauteur lancée par Tesla. Pour les batteries, lorsque la densité d’énergie augmente, la densité de puissance diminue. Le diamètre de 46 mm est le meilleur choix pour les cellules cylindriques qui tiennent compte à la fois d’une densité d’énergie élevée et d’une densité de puissance élevée.
Innovation de base : grande cellule de batterie + structure à languette complète + technologie de batterie sèche
Percée en termes de performances : la cellule 4680 augmente considérablement la puissance de la batterie (6 fois celle de la cellule 2170), réduit le coût de la batterie (14% par rapport à la cellule 2170). Les performances de dissipation thermique, l’efficacité de la production et la vitesse de charge sont optimisées, et il est possible d’améliorer encore la densité d’énergie et les performances du cycle.
2. Changement structurel
La batterie 4680 améliore considérablement la puissance de la batterie, optimise les performances de dissipation thermique, l’efficacité de la production et la vitesse de charge en utilisant une structure à languette complète.
Qu’est-ce que la languette : Le conducteur métallique qui fait sortir les électrodes positive et négative de la batterie est le point de contact lorsque la batterie est chargée et déchargée. Plus la surface de contact des languettes est grande et plus l’espacement des languettes est court, plus la puissance de sortie de la batterie est élevée.
Les batteries traditionnelles n’ont que deux languettes, qui sont reliées respectivement aux électrodes positive et négative, tandis que la batterie 4680 réalise une structure à languette complète (coupez les languettes directement à partir des électrodes positives/négatives), en conséquence, le chemin du courant est considérablement augmenté et la distance entre les languettes est raccourcie, augmentant ainsi considérablement la puissance de la batterie.

Avantages de full-tab :
- Puissance de sortie accrue, 6 fois supérieure à celle des batteries 2170
- Améliorer la sécurité : La surface de la languette de la batterie 4680 est considérablement augmentée, ce qui améliore considérablement l’effet de dissipation de la chaleur (seulement 20 % de la batterie cylindrique traditionnelle) et améliore la stabilité thermique de la batterie.
- Les performances de charge rapide sont considérablement améliorées : en raison de la structure à languette complète, les électrons sont plus faciles à déplacer à l’intérieur de la batterie, et le taux de courant est augmenté, de sorte que la vitesse de charge et de décharge est plus rapide.
- Améliorez l’efficacité de la production : Éliminez le processus et le temps d’ajout d’onglets sur la ligne de production, réduisant ainsi la possibilité de défauts de fabrication.
Difficultés dans le processus de languette complète : le processus de pliage des languettes ensemble, il existe actuellement trois types : pétrissage et pressage des languettes, languettes de coupe et multi-onglets :
- La forme des languettes de pétrissage et de pressage des languettes n’est pas contrôlée et des courts-circuits sont susceptibles de se produire. Les deux sections sont fermées lors de la fabrication et la pénétration de l’électrolyte est considérablement entravée.
- Les languettes de coupe (Tesla) sont coupées obliquement en tranches et enroulées, ce qui est mieux que l’extrusion aléatoire et prend moins de place, mais la surface a un grand degré d’ondulation. Les deux sections sont toujours fermées pendant la fabrication et l’injection ne peut pas être produite en continu.
- Les multi-onglets sont difficiles à plier proprement, et les erreurs de position des onglets sont facilement amplifiées.
Dans la connexion entre toutes les languettes et la plaque collectrice ou la coque, les exigences de la technologie de soudage au laser sont relativement élevées : du soudage par points (deux languettes traditionnelles) au soudage de surface (4680 languettes pleines de batterie), le processus de soudage et le volume de soudage ont augmenté, l’intensité du laser et la distance focale ne sont pas faciles à contrôler, et il est facile de provoquer un faux soudage ou un soudage excessif. Le rendement actuel de la batterie est faible (80%).

Avantages d’une taille plus grande :
- Réduire le coût de la batterie : réduire la proportion de la coque par rapport à la capacité des cellules, et le nombre de pièces structurelles et de soudure est également considérablement réduit, ce qui est inférieur de 14 % au coût de 2170.
- Améliorer la densité de capacité : à mesure que la taille des cellules augmente, le nombre de cellules dans la batterie diminue, la proportion de boîtiers métalliques diminue, la proportion d’électrodes positives et négatives augmente et la densité d’énergie augmente.
- Le système BMS est plus facile : le nombre de cellules dans la batterie est réduit, et la surveillance et l’analyse de l’état des batteries sont plus simples.
- Résistance structurelle accrue, combinaison parfaite avec la technologie CTC : le 4680 a une taille plus grande et une résistance structurelle plus élevée. En tant que batterie structurelle, elle devient une partie de la structure de la voiture, qui non seulement fournit de l’énergie, mais sert également de support structurel, économisant de l’espace et réduisant le poids (10 %), augmentant ainsi l’autonomie de croisière (14 %).
Inconvénients d’une taille plus grande :
Augmentation de la génération de chaleur : plus la taille de la batterie est grande, plus elle génère de chaleur et plus il est difficile de dissiper la chaleur. Par conséquent, il est plus difficile de contrôler la chaleur. Plus la puissance de l’explosion de la batterie est importante, plus c’est le plus grand goulot d’étranglement pour les fabricants de batteries pour augmenter la taille de la batterie. Et Tesla a fait une percée en matière de stabilité thermique grâce à la technologie full-tab.