特斯拉 4680:无钴硅电池解决方案

时间:2024-01-12
  特斯拉4680电芯结构
  电动汽车的标准电池是大型袋式电池,不仅占用大量存储空间,而且还会减轻车辆重量。为了获得更长的行程,电池存储被堆叠起来,这增加了重量、成本和复杂的设计,工程师必须围绕这些设计构建传感器和其他组件。今年5月,特斯拉的圆柱形无钴电池设计获得批准。

  特斯拉的新电池设计有几个优点。其中之一是圆柱形结构的改变,这为锂离子从阴极到阳极的移动创造了更短的路径。代特斯拉电池设计采用袋式架构,为离子穿过并逃逸到阴极和阳极端子时创造了很大的区域,导致能量在两端形成瓶颈,从而增加了热量和内阻。

  优雅的设计允许简单的电子流主动通过,而不会导致热量增加。
  4680电池的阳极采用原始冶金硅,与工业使用的硅不同,当能量通过时,材料的结构不会破裂。由于阳极是原硅,特斯拉能够稳定材料的表面,并能够通过弹性离子涂层聚合物涂层形成强大的设计网络。
  电池的阴极端子需要具有稳定的结构,以防止锂离子通过,这就是大多数电动汽车电池使用钴和镍的原因。钴之所以如此突出,是因为它能够在锂离子的高传输过程中保持其结构。特斯拉计划推出无钴电池,4680采用镍锰结构,使电动汽车的续航里程增加16%。

  能量密度提高了 5 倍,功率提高了 6 倍,这一切都归功于 4680 电池的新重叠形状。图片由特斯拉提供。
  获得的Tabless电极是4680电池产量的另一个优势。热耗散和内阻是特斯拉之前的电池型号 2170 的缺陷。下一代电池解决的一个问题是整个材料中存在大量电极片。
  2170 的结构是一块尺寸为 21 毫米 x 70 毫米的平板铜片,电子流过的足迹很大,但必须使用标签来走走停停,这些标签基本上会积聚热量并增加电阻。这会导致更高的功率损耗,并且需要在一辆车中安装更多电池。4680的圆柱形结构不含接片,避免了散热和内阻的增加。
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