电池行业报告：特斯拉引领4680趋势（51页）

行业报告下载 2022年10月30日 08:00 管理员

18650 成功向 21700 迭代，当前技术竞争加剧亟需新的突破。18650 锂离子电池自 1994 年问世以来，已经取得了巨大的成功，特斯拉的 ModelS、X 就是采用日本松下提供的 18650 电池。但 18650 电池受限于体积，容量提升空间较小，应用前景受限。2017 年特斯拉宣布与松下联合量产新型 21700 电池，其保持了 18650 电池的高可靠性和稳定性，同时具有更高的能量密度，更低的成本，能更好的满足电动汽车的要求，全球锂电巨头的重点纷纷转向 21700 电池。当前在国内方形+磷酸铁锂电池的冲击下，21700 市场份额有所下滑，圆柱电池亟需寻找到新的突破点。特斯拉提出的“4680”是包括工艺体系和材料体系的一整套解决方案。2020 年 9 月电池日上，特斯拉提出一整套从材料到工艺制造的完整解决方案，工艺体系上提出 4680 大圆柱（原本是 46800，马斯克省去最后一个“0”）+无极耳+CTC 三位一体的解决方案，化学材料体系配套方面，使用高镍（无钴）+硅碳负极并在正负极中添加粘合剂等辅材。 4680 在 21700 的基础上全方位进化。4680 不仅在上一代 21700 基础上实现单体电芯能量、功率密度(对应快充、加速等性能)、能量密度及成本的跃迁，还在系统层面将成组效率、安全性（关键技术是全极耳）实现了优化，此外根据特斯拉研究者 TroyTeslike 的信息，2023- 2024 将会进步推出更高性能的圆柱电池，在系统容量、能量密度方面更进一步台阶。4680 电池在 21700 基础上进行了全方位升级，有望引领新的一代电池革命。

尺寸升级：大尺寸的工艺改良实现提效降本。新圆柱尺寸 4680，在 21700 的基础上直径和高度同时做了扩展，直径增加一倍多至 46mm，高度增加至 80mm，该尺寸是特斯拉工程团队经过遍历测试后考虑续航里程和成本后得到的相对平衡点，根据特斯拉电池日公布的数据，4680 相比 21700 单颗电芯容量提升 5 倍，功率提升 6 倍，在整车层面实现了 16%的续航里程的提升，成本降低 14%，在单 GWH 投资成本方面降低 7%。工艺创新：无极耳技术是 4680 工艺层面配套的核心技术。特斯拉工程团队将无极耳技术应用于 4680 圆柱电池（21700 难以应用），实现如下效果：1）激光焊接缩短电子移动路径：21700 只有两个极耳，整个极片的电子的传输只能通过两个极耳的通道，4680 在电池两端接触面全部具备极耳的功能，利用激光焊接技术在铜箔上建立 10 个以上的链接点，缩短电流距离，达到减小内阻的目的；2）简化工艺提高效率：在移除极耳后，电池的绕制和涂料流程得到极大简化，不再需要因为极耳而中断生产流程，大幅提升生产效率；3）散热提升安全性强适用快充：无极耳技术下电池可以通过整个电芯导热（21700 只能通过极耳侧散热），整个电芯的热均衡性能更好，安全性提升的同时，对热管理系统要求降低，更加适用于高温条件下的快充场景。无极耳技术被视为 4680 配套的核心技术，也是国内各个厂家急切需要攻破的关键环节。工艺创新：CTC=去 Pack+电池结构化，高效利用车内空间实现降本和提高能量密度的效果。电池包去 Pack 构造，取消原有的座舱地板取代以电池上盖，利用 4680 坚硬稳定的属性使其作为中心的结构件传递上下面板的压力，CTC 使电池包具备能源设备和结构件的双重作用。CTC 去 pack 节省电池组内部结构件的成本和空间，提高了电池组级别的能量密度，此外电池成为结构件后大大减少汽车结构件的需求数量，从而降低整车成本和重量，让非电池组成分变成负质量，为电池匀出更多空间，提高整车级别的能量密度。特斯拉 CTC 技术使车身重量减少 10%，续航增加 14%，零部件减少 370 个。