电池行业报告：特斯拉引领4680趋势（51页）

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。