什么是4680电池，4680电池优点和缺点是什么?

一、什么是4680电池?

4680电池为圆柱型，直径为4.6cm、长度为8.0cm。4680电池与主流方形电池不同。特斯拉4680电池目前采用的是三元锂电池技术路线，不排除后续会推出磷酸铁锂电池，4680电池直径是现行产品搭载于特斯拉Model3等车型的21700电池的2倍以上，且电池容量扩大至约5倍;内部还采用了无极耳设计，有助于降低内阻，减少发热，从而为车辆带来更优秀的能耗表现以及充电性能。新的电池包采用无模组设计，大约有960个(40x24)电池组成，相比上千个21700电池组成的电池包要少很多，因为4680电池的能量密度提升了5倍，达到了300Wh/kg，2010年起，松下开始量产18650型原型电池，用于车载动力电池，供应特斯拉;2016年量产21700圆柱电池。2022年松下将量产4680圆柱电池，有消息称，该电池最快将于3月底搭载在特斯拉全新ModelY车型上。

二、4680电池与主流电池有什么不同?

4680电池在负极材料上与主流电池也有所不同，主流以石墨为主，4680电池使用的是硅基负极，该材料特性是比容量高，但存在硅易体积膨胀、导电性差、首次充放电损耗大等问题。为了在能量密度和稳定性之间找到平衡点，目前的做法是将硅和石墨混合使用。

4680在工艺上，正负极添加了PVDF涂层，采用更多的铝箔和铜箔来保护电极材料，导电性更灵敏。而无极耳设计，把原来正极负极连接处的胶减掉了，降本增效，焊接上采用激光技术。

三、4680电池有什么优点和缺点?

4680电池的优点：

1、提升续航里程，提升能量密度

(1)、正负极材料优化提升能量密度，采用硅碳负极技术，石墨负极理论最大电池容量372Wh/kg，硅负极理论最大电池容量可达4200Wh/kg。负极掺杂一定量的硅材料就可以提升负极的能量密度。

(2)、第一次采用干电极技术，增加电池能量密度，湿电极技术在有溶剂的情况下，锂与混有锂金属的碳不能很好的彼此融合，有第一次循环容量损失问题，干电池技术会大大改善这种问题，从而提升电池能量密度。4680电池同时增加了正极材料厚度，从55μm提升至60μm，进一步提升活跃电极材料比，使能量密度提升5%同时，保证功率密度。

(3)、封装带来系统能量密度提升，4680电池尺寸增大，电池组中单个电池数量相应减少，所需金属外壳占比减少，电池系统中正极、负极等材料占比增加，可以提高系统能量密度。

2、降低成本

(1)、降低结构成本，电池组中电池数量减少，所需金属外壳占比减少，能够降低结构成本。

(2)、降低制造成本，4680电池成本比2170成本低17%。干电极工艺简单，由于不采用溶剂，省去了昂贵的涂覆机。在正负极片制备中，将活跃的正负极颗粒与聚四氟乙烯(PTFE)混合使其纤维化成粉末，再擀磨成薄膜压到铝箔或者铜箔上，制备过程彻底跳过加入溶液步骤，可省略繁复的涂覆，烘干等工艺，大幅简化生产流程，生产速度也提升至以前的七倍，大幅提升生产效率。

3、有利于开发CTC(cell to chassis)底盘

4680采用大尺寸电池壳体，电池的机械机构强度更大，而电池组中数量更少、强度更大、安全性更高的单位电池可以与底盘一体化制造，减免后期维护，更有利于整车设计中的底盘布置方案。

4、提升安全性

圆柱电池与片状电池不同，其散热为轴向居多，热量从极耳处散出。传统圆柱电池如2170只有两个极耳，热量传输通道窄，因此散热效果不好。4680电池极耳面积大大增加，热量传输通道宽阔，大大改善了散热效果(发热量只有传统圆柱电池的20%)，增强了电池的热稳定性。

5、降低热管理难度

(1)、BMS(电池管理)系统可以更简便，电池组中单个电池数量减少，对电池SOC(电量)的检测及平衡更简单。

(2)、降低热管理难度，更小的电池发热量，更少的电池数量，可以降低热管理系统的散热功率，采用更精简的系统，降低匹配难度。理论上也可以降低热管理系统的成本。

6、提升充电功率

全极耳技术提升了输出功率：由于电池电流通路变宽，且内阻大幅减少，内部损耗随之降低，进而大幅提升了电池功率(电池功率是2170电池的6倍)。

4680电池缺点：

1、缺点是无法确定是否会出现电池内部散热难度增大、电芯膨胀、导致电池寿命缩短的问题。

2、4680电池的优势多多，但在生产方面依然有如下难点，一是极耳焊接技术的难度大，高良率控制有门槛。二是干电极工艺难度有门槛。