锂电池行业报告：4680大圆柱电池，全极耳，硅基负极（32页）

行业报告下载 2022年11月16日 08:57 管理员

特斯拉 4680 电池采用的无极耳设计缩短了极耳传导距离。极耳是电芯正负极引出来的金属导电体，与电池壳体或者外部模组结构件进行连接，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，极耳设计可以分为单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳等类型。特斯拉电池日上宣称的“无极耳”即为一种全极耳，通过巧妙的结构设计直接利用整个集流体尾部作为极耳，并通过盖板（集流盘）结构设计增大极耳传导面积及其连接处的连接面积、缩短极耳传导距离。全极耳设计相比单极耳倍率性能和安全性能更佳。1）传统的单极耳设计只能沿着集流体的长度方向传输电荷，传导距离长导致内阻较大，而全极耳设计的电流传输最大距离是电极的高度而非长度，电极高度通常是电极长度的 5%-20%，因此电阻相较单极耳减少了 5-20 倍，从而提高了传输效率，较大的提高了电池的倍率性能，如以色列的 StoreDot 的 4680 电池可在 10 分钟内充满电。2）单极耳在充放电时，极耳及极耳与电芯或壳盖的连接处极易出现局部热量过大，无法满足大电流充放电条件下电池的散热要求。全极耳在电池内部没有集中发热点，热在内部均匀分布，对于电池的整包有热管理上的优势，因此全极耳设计安全性能更佳。

参考钜大锂电官网上宁波久鼎新能源科技有限公司有关负责人访谈信息，全极耳（无极耳）工艺的圆柱型锂电池，能量密度高，输出功率提升数倍，同样空间下车用搭载这种锂电池续航里程增加 13%，且电池成本每千瓦时可以降低 10%以上。我们认为全极耳设计可以提升电池倍率+安全，提升电池续航和降低电池成本，有助于国内锂电池，尤其是大圆柱锂电池装机量再拓新的台阶。国内全极耳研究布局较早，近年来发展较快。国内圆柱全极耳锂离子电池最早在 2003 年开始萌芽，出现了正负极片单边留白、错位卷绕后形成极耳然后焊接在导电集流盘边缘的结构设计，但由于极耳形态不规则，电池生产工艺复杂，未能转化为实际产品。2009 年国内开始有电池企业与装备企业共同投入圆柱全极耳研究，并真正形成了圆柱全极耳初始产品，据高工锂电不完全统计，国内全极耳电池专利最早从 2010 年开始。经过十几年的发展，国内已经形成了圆柱全极耳软连接与硬连接两种主流的连接形式，也有一端采用软连接一端采用硬连接的结合形式；其中软连接方式是汇集电流的集流盘带有一段宽而短的极耳连接壳体，硬连接方式多通过集流盘直接与壳体进行物理接触或机械连接，硬连接方式多属于“无极耳”连接。