1. イントロダクション
4680円筒形セルは、テスラが発売した直径46mm、高さ80mmの新世代の円筒形セルです。バッテリーの場合、エネルギー密度が増加すると、電力密度は減少します。直径46mmは、高エネルギー密度と高出力密度の両方を考慮した円筒形セルに最適です。
コアイノベーション:大型バッテリーセル+フルタブ構造+乾電池技術
パフォーマンスのブレークスルー:4680セルはバッテリー電力を大幅に増加させ(2170セルの6倍)、バッテリーコストを削減します(2170セルと比較して14%)。放熱性能、生産効率、充電速度が最適化されており、エネルギー密度とサイクル性能にはさらなる改善の余地があります。
2. 構造変更
4680 バッテリーは、フルタブ構造を使用して、バッテリー電力を大幅に改善し、放熱性能、生産効率、および充電速度を最適化します。
タブとは:正極と負極をバッテリーから引き出す金属導体は、バッテリーが充電および放電されるときの接点です。タブの接触面積が大きく、タブの間隔が短いほど、バッテリーの出力電力は高くなります。
従来のバッテリーには2つのタブしかなく、それぞれ正極と負極に接続されていますが、4680バッテリーはフルタブ構造(タブを正/負極から直接カット)を実現しているため、電流経路が大幅に増加し、タブ間の距離が短くなり、バッテリーの電力が大幅に増加します。
フルタブの利点:
- 出力電力が2170バッテリーの6倍に増加
- 安全性の向上:4680バッテリーのタブ面積が大幅に増加し、熱放散効果が大幅に向上し(従来の円筒形バッテリーのわずか20%)、バッテリーの熱安定性が向上します。
- 急速充電性能が大幅に向上します:フルタブ構造により、電子がバッテリー内を移動しやすくなり、電流レートが増加するため、充電と放電の速度が速くなります。
- 生産効率の向上:生産ラインにタブを追加するプロセスと時間を排除し、製造上の欠陥の可能性を減らします。
フルタブプロセスの難しさ:タブを一緒に折りたたむプロセス、現在、混練とプレスタブ、カットタブ、マルチタブの3つのタイプがあります。
- 混練タブやプレスタブのタブの形状が制御されず、ショートが発生しやすくなります。製造中は2つのセクションが閉じられており、電解液の浸透が大幅に妨げられます。
- カッティングタブ(テスラ)は斜めにスライスにカットされ、巻き上げられますが、これはランダム押し出しよりも優れており、場所を取るスペースが少なくて済みますが、表面には大きなうねりがあります。製造中は 2 つのセクションが閉じたままであり、射出を連続的に生産することはできません。
- マルチタブはきれいに折りたたむのが難しく、タブ位置の誤差が拡大されやすいです。
すべてのタブとコレクタープレートまたはシェルとの間の接続では、レーザー溶接技術の要件は比較的高いです:スポット溶接(従来の2つのタブ)から表面溶接(4680バッテリーフルタブ)まで、溶接プロセスと溶接量が増加し、レーザー強度と焦点距離を制御するのは容易ではなく、誤溶接や過剰溶接を引き起こしやすいです。現在のバッテリーの歩留まりは低くなっています(80%)。
より大きなサイズの利点:
- バッテリーのコストを削減する:セル容量に対するシェルの割合を減らすと、構造部品と溶接の数も大幅に削減され、2170のコストよりも14%低くなります。
- 容量密度の向上:セルサイズが大きくなると、バッテリーパック内のセル数が減少し、金属ケーシングの割合が減少し、正極と負極の割合が増加し、エネルギー密度が増加します。
- BMSシステムは、バッテリーパック内のセル数が減り、バッテリーの監視とステータス分析が簡単になります。
- 構造強度の向上、CTCテクノロジーとの完璧な組み合わせ:4680は、サイズが大きく、構造強度が高くなっています。構造用バッテリーとして、それは車の構造の一部となり、エネルギーを提供するだけでなく、構造的なサポートとしても機能し、スペースを節約し、重量を減らします(10%)、したがって航続距離を伸ばします(14%)。
サイズが大きいことの欠点:
発熱の増加:バッテリーのサイズが大きいほど、発熱が多くなり、熱を放散しにくくなります。したがって、熱を制御することはより困難になります。バッテリー爆発の力が大きければ大きいほど、バッテリーメーカーがバッテリーサイズを大きくすることは最大のボトルネックです。そして、テスラはフルタブ技術を通じて熱安定性に飛躍的な進歩を遂げました。
