4680电池设备研究报告（17页）

行业报告下载 2021年12月04日 07:19 管理员

极耳是从电池正负极集流体中引出了的金属导电体，与电池壳体（圆柱/方形）或者与外部模组结构件（软包）进行连接，电流必须流经极耳才能与电池外部连接。根据极耳数量、面积差异极耳可以分为单极耳、双极耳、多极耳以及无极耳（又称全极耳）等类型，18650 或 21700 电池体积较小，多采用单极耳方式，极耳细长不利于电流传导，电池充放电时极易导致极耳和极耳连接处局部热量过大，成为影响电池安全的关键瓶颈。无极耳电池是将整个正/负极集流体都变成极耳。通过集流体与电池壳体或集流盘的全面积连接，大幅降低电池内阻和发热量，解决高能量密度电芯的发热问题，并提高充放电峰值功率，帮助突破圆柱电池做大的瓶颈。无极耳并不是意味着电池结构中没有无极耳，相反则是在正极或负极上增加很多极耳。根据特斯拉专利可以看到 4680 电池的结构中正极上分布着均匀的极耳，负极则没有极耳结构，将负极直接与电池壳组合在一起，相当于整个电池壳便成为了一整个负极。当前石墨负极已十分接近理论容量天花板（372mAh/g），硅是目前负极材料中比容量最高的。但硅基负极目前成本过高（普通石墨 3 倍以上）。

目前主流的方案是将硅氧和硅碳复配石墨后再使用，常规的型号有 400、407、420、450、550、 650mAh/g，普遍在 400Mah/g 以上。与石墨类负极材料相比，硅基负极材料具有超高的理论比容量和较低的脱锂电位，在对锂离子电池能量密度的要求逐步提高，及电池厂商对于高镍体系掌握的逐步成熟的背景下，石墨负极体系向硅基负极体系升级成为主要方向。无极耳电芯技术路径的实现依靠干电极技术。干电极技术，是一种正/负极材料压制技术，具体是将少量细粉状粘合剂（PTFE）与正极或负极材料混合，通过薄膜沉积技术形成电极材料带，随后再压延在金属箔集流体上形成成品电极——最终表现为覆盖电极膜的基板。在无极耳电芯中，特斯拉是用电极膜基板（部分）取代了极耳的作用。基于干电极技术的电极膜基板，它对于卷绕式电芯的贡献在于基本将叠片式电芯的优点进行吸收。以当前全球电动车产业发展态势为参照，干电极技术可被称得上是动力电池科技树的最顶端成果之一，该技术的完全突破，也将意味着下一代动力电池——固态电池的正式落地。

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