2022年锂电池行业4680电芯拆解专题分析报告 特斯拉4680电芯结构与材料表征分析

核心观点：

2020年特斯拉电池日发布4680电芯（直径46mm，高度80mm），包括松下、LG、三星、亿纬、宁德时代、比克等电池企业 纷纷跟进。4680有望成为特斯拉主力电芯，带动相关产业链发展。4680采用大圆柱+全极耳+干电极等全新技术，大幅提升了能量（5倍于 2170电池）、功率（6倍于2170电池），降低了电池成本（14%于2170电池），优化了散热性能、生产效率、充电速度，能量 密度、循环性能等。

全极耳大幅降低内阻、提升功率、安全性、快充性能，所需激光切割工序倍增：传统电池只有两个极耳，分别连接正极与负极， 而4680电池实现了全极耳（直接从正极/负极上剪出极耳），从而大大增加了电流通路，并缩短了极耳间距，进而大幅降低内阻、 提升倍率型。由于极耳数量远多于常规设计，所需激光切割工序倍增。

1、4680电芯结构：全极耳及集流盘设计差异大

前瞻新技术之一：4680电芯拆解报告

不同的4680设计存在差异性。特斯拉与国产4680电芯设计差异较大，特斯拉技术迭代周期很短，不同时期的4680电芯外观存在明显差异 ，第二代4680电芯负极盖板变化极大，可以清晰看见三道焊缝。圆柱焊接次数远高于方形电池 ，每个电芯至少需要正负极两次焊接，主流动力类普通方形电池 容量为100~200Ah，远高于4680电池的25~30Ah.，若4680电池渗透率提升，将带激光设备发展。

揉平：将卷芯的断面揉平整后再与极板焊接，①通过超声波震动直接压平；②通过旋转的揉平轮直接摩擦电池极耳平面。 难点：①揉平速度过快时，极片外翻；②揉平速度过慢时，生产效率低；③揉平时产生金属屑较多，导致内部短路；④活材料脱落等问题，⑤极耳产生褶 皱等 解决方案：①在全极耳外套上揉平套，揉平头一边自转一边接近揉平套，由于揉平头不再直接接触全极耳，故能有效防止将去全极耳部分揉碎。②超声波揉 平对电芯的端面进行超声波的预处理揉平，然后进行机械揉平。③免揉平：在涂布之后再边缘空白处涂抹绝缘材料，绝缘材料与活性物质水平高度一致， 使得卷绕后集流体形成完整平面。

特斯拉全极耳采用吹气方案 特斯拉采用吹气结构制备全极耳 资料来源：The EV Universe ，最内层没有极耳，中心有极耳，最外层没有极耳，可能用吹气结构实现极耳弯折。特斯拉采用吹气结构制备全极耳，国内传利采用机械结构制备全极耳。

2、4680材料表征：正极采用高镍，负极采用干电极+石墨

第一代特斯拉4680负极使用干电极 正负极SEM表征，正极：未使用干电极技术 ，负极：确认使用干电极技术。第一代特斯拉4680正极材料Ni含量正极材料表征，正极为高镍材料，镍含量约80%，不是NCMA材料或者Al含量极低，高镍材料的市占率持续降低，4680有助于刺激高镍材料发展。

第一代特斯拉4680负极表征。T通过能谱仪检测分析，确认特斯拉4680负极仅为碳，并未采用硅负极，松下21700使用了5~10%的硅，硅碳材料最大问题在于膨胀，与方形电池相比，圆柱电池对膨胀的耐受力更高。第一代特斯拉4680负极表征。4680壳体厚度:500~600μm，2170壳体厚度:125~250μm，4680侧面壳体厚度0.635微米，预估质量58g，若使用0.2微米的壳体，质量为18g，电芯总重量为355g，故使用厚壳体增加11.2%的重量。

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