馬斯克吹了三年的「鋰電之光」4680,至今能量密度竟然還不如普通電池?

馬斯克吹了三年的「鋰電之光」4680,至今能量密度竟然還不如普通電池?

之前表示要給特斯拉生產4680 電池的日本廠商松下表示,將推遲供給特斯拉的 4680 大圓柱形鋰離子電池的量產時間。原計畫是今年 4 月,但為了提高電池的性能,可能會延期到明年 4 月。

4680 電池是甚麼?

乍看雖然有些難懂,但這四個數字代表的其實是圓柱形電池的尺寸。前兩個是直徑,後兩個是高度。所以 4680 電池就是一種長 80 毫米、直徑 46 毫米的圓柱形電池。

目前在大部分電車上使用的則是 2170 電池,看體型要比 4680 小得多。

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把這些電池排在一起,再用外殼一封,就成了電車上的動力電池包。

4680 這個尺寸,是特斯拉在三年前的電池日上發佈的。根據馬斯克當時的說法,這種電池渾身上下就都是優點。

相比 2170 電池, 4680 電池的能量是它們五倍,放電功率更是提升到了六倍。用上了 4680 的電車,續航里程能夠提升 13% 。

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當然,這電池不只有紙面資料看著厲害,還是有些實打實的技術創新的。

比如這個叫無極耳或是全極耳的設計,就能大幅減少動力電池的發熱。

傳統電池里,會有兩張卷在一起的薄膜,每張薄膜在末端都會引出一個小條當做電池的正負極,這就是極耳。

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因此,電流就需要經過整個薄膜,再從這兩個極耳輸出。

這麼長的傳輸路徑在小電池上還好,要是放到 4680 這樣的大電池上,光是薄膜長度就是 2170 的好幾倍,很容易造成發熱甚至是過熱。

所以,特斯拉的做法是把每張薄膜的邊緣都做成這樣的鋸齒狀,薄膜捲起來以後,再把這些鋸齒折成一個平面,這樣整個平面就成了電池的正負極。

因為沒有極耳結構,又稱無極耳或是全極耳設計。

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用上無極耳設計後,電池里的電流也就只用流動一個電池的高度了,路徑大幅縮短,發熱自然也大幅減小。

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馬斯克更是表示,有了新結構、新技術的 4680 電池,單體能量密度將超過300 Wh/kg ,比 2170 提升近一半。

更重要的是,光是性能高,還很實惠。

根據馬斯克的計算, 4680 這個尺寸在圓柱電池里性價比是最高的。不僅對續航有明顯提升,而且因為體積大,電池包里需要的電芯數量更少,所以綜合下來成本可以減少 16%

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要是以後成規模了,成本更可以降低一半。

再加上可能會用上矽材料陽極、無鈷高鎳陰極這些極其科幻的新材料和新工藝,當時的 4680 電池還真是給電車產業帶來了不小震撼。

媒體也一度將它捧上神壇,甚至有論調稱其是固態電池落地以前鋰電池唯一的希望。

但是當用上 4680 電池的特斯拉 Model Y 走下生產線後,這個美好的理想卻碎了一地。

五月份,一個名為 Troy Teslike 的媒體根據特斯拉量產版 4680 電池的重量、體積和能耗,算出它的單體能量密度竟然還比常見的 2170 電池低了 13% 。

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而他的計算過程其實也沒有多複雜,都是根據公開的資料進行簡單的計算。比如這份 EPA 也就是美國環境保護署給用上了 4680 電池的 Model Y 做的續航測試里,就有 4680 電池的實際可用電量。

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再結合先前有外媒對 Model Y 進行了拆解,測出過 4680 電池包內電芯的重量,兩者的比值其實就是 4680 電池的單體能量密度。

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從資料中能看出來, 4680 電池的單體能量密度僅有 229Wh/ kg ,不僅遠低於馬斯克當時宣傳的 300 Wh/kg ,甚至還低於用了好幾年的 2710 電池的 262 Wh/kg 。

不僅如此,馬斯克當時在電池日上表示會用上的無鈷正極以及全矽負極, 4680 也都沒有用上。說是相比 2170 的能量增加到了五倍,到頭來其實也就是電池的體積變成了五倍。

而用上了 4680 電池的 Model Y 價格雖然是比 2170 電池版本便宜了一些,但續航也是不升反降。和當時說的降價還提升續航,差距蠻大。

不過客觀角度來說,即使特斯拉的 4680 失敗了,我們也不能完全否定這個設計的先進性。

畢竟用無極耳設計降低電池內阻減小發熱、用無鈷正極增加能量密度、通過增加電芯數量降低總體成本等思路,都是切實可行的。包括寧德時代和比亞迪,其實也都已經在研究 4680 或者類似規格、採用類似技術的電池。

只能說現階段,想把 4680 做到理想的狀態難度還是比較大的。就比如無極耳的工藝,對銲接技術就提出了很高的要求。那麼多密密麻麻的鋸齒需要在折平以後精確的焊在一起,難度確實不小。

 

 

 

 

IFENG
作者

鳳凰網(科技),集綜合資訊、視訊分發、原創內容製作、網路廣播、網路直播、媒體電商等多領域於一身,並於2011年在紐交所上市(紐交所代碼:FENG),成為全球首個從傳統媒體分拆上市的新媒體公司。

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