1. Introdução
A célula cilíndrica 4680 é uma nova geração de células cilíndricas com 46 mm de diâmetro e 80 mm de altura lançada pela Tesla. Para baterias, quando a densidade de energia aumenta, a densidade de energia diminui. O diâmetro de 46 mm é a melhor escolha para células cilíndricas que levam em consideração tanto a alta densidade de energia quanto a alta densidade de potência.
Inovação principal: célula de bateria grande + estrutura de aba completa + tecnologia de bateria seca
Avanço de desempenho: 4680 células aumentam muito a energia da bateria (6 vezes a de 2170 células), reduz o custo da bateria (14% em comparação com 2170 células). O desempenho de dissipação de calor, a eficiência de produção e a velocidade de carregamento são otimizados e há espaço para melhorias adicionais na densidade de energia e no desempenho do ciclo.
2. Mudança estrutural
A bateria 4680 melhora muito a energia da bateria, otimiza o desempenho da dissipação de calor, a eficiência da produção e a velocidade de carregamento usando uma estrutura de aba completa.
Qual é a guia: O condutor de metal que conduz os eletrodos positivo e negativo para fora da bateria é o ponto de contato quando a bateria é carregada e descarregada. Quanto maior a área de contato da guia e quanto menor o espaçamento da guia, maior a potência de saída da bateria.
As baterias tradicionais têm apenas duas abas, que são conectadas aos eletrodos positivo e negativo, respectivamente, enquanto a bateria 4680 realiza uma estrutura de aba completa (corte as abas diretamente dos eletrodos positivo/negativo), como resultado, o caminho da corrente é bastante aumentado e a distância entre as abas é encurtada, aumentando muito a energia da bateria.
Vantagens da guia completa:
- Maior potência de saída, 6 vezes maior que a das baterias 2170
- Melhore a segurança: A área da aba da bateria 4680 é bastante aumentada, o que melhora muito o efeito de dissipação de calor (apenas 20% da bateria cilíndrica tradicional) e aumenta a estabilidade térmica da bateria.
- O desempenho de carregamento rápido é muito melhorado: devido à estrutura de aba completa, os elétrons são mais fáceis de mover dentro da bateria e a taxa de corrente é aumentada, de modo que a velocidade de carga e descarga é mais rápida.
- Melhore a eficiência da produção: Elimine o processo e o tempo de adição de abas na linha de produção, reduzindo a possibilidade de defeitos de fabricação.
Dificuldades no processo de aba cheia: o processo de dobrar as abas juntas, atualmente existem três tipos: amassar e pressionar abas, abas de corte e abas múltiplas:
- A forma das abas de amassar e pressionar as abas não é controlada e é provável que ocorram curtos-circuitos. As duas seções são fechadas durante a fabricação e a penetração do eletrólito é muito dificultada.
- As abas de corte (Tesla) são cortadas obliquamente em fatias e enroladas, o que é melhor do que a extrusão aleatória e ocupa menos espaço, mas a superfície tem um grande grau de ondulação. As duas seções ainda estão fechadas durante a fabricação e a injeção não pode ser produzida continuamente.
- As guias múltiplas são difíceis de dobrar ordenadamente e os erros de posição da guia são facilmente ampliados.
Na conexão entre todas as abas e a placa coletora ou invólucro, os requisitos para a tecnologia de soldagem a laser são relativamente altos: desde a soldagem a ponto (duas abas tradicionais) até a soldagem de superfície (4680 abas completas da bateria), o processo de soldagem e o volume de soldagem aumentaram, a intensidade do laser e a distância focal não são fáceis de controlar e é fácil causar soldagem falsa ou soldagem excessiva. O rendimento atual da bateria é baixo (80%).
Vantagens do tamanho maior:
- Reduza o custo da bateria: reduza a proporção do invólucro para a capacidade da célula, e o número de peças estruturais e soldagem também é significativamente reduzido, o que é 14% menor que o custo de 2170.
- Melhore a densidade da capacidade: À medida que o tamanho da célula aumenta, o número de células na bateria diminui, a proporção de invólucros de metal diminui, a proporção de eletrodos positivos e negativos aumenta e a densidade de energia aumenta.
- O sistema BMS é mais livre de preocupações: o número de células na bateria é reduzido e o monitoramento e a análise de status das baterias são mais simples.
- Maior resistência estrutural, combinação perfeita com a tecnologia CTC: 4680 tem um tamanho maior e maior resistência estrutural. Como bateria estrutural, torna-se parte da estrutura do carro, que não só fornece energia, mas também serve como suporte estrutural, economizando espaço e reduzindo o peso (10%), aumentando assim a autonomia de cruzeiro (14%).
Desvantagens do tamanho maior:
Maior geração de calor: quanto maior o tamanho da bateria, mais calor ela gera e mais difícil é dissipar o calor. Portanto, é mais difícil controlar o calor. Quanto maior o poder da explosão da bateria, é o maior gargalo para os fabricantes de baterias aumentarem o tamanho da bateria. E a Tesla fez um avanço na estabilidade térmica por meio da tecnologia full-tab.
