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特斯拉 4680 早期电芯拆解

特斯拉

2022-07-06

作者:朱玉龙

Munro Live 宣布将对特斯拉 4680 圆柱电池的德克萨斯制造(MIT)特斯拉 Model Y 进行拆解和分析,这是非常期待的。网上已经有极客做了拆解,7 月 4 号千叶第一时间写了《特斯拉 4680 电芯拆解报告》,我就着他的分析做一些解读,希望大家能看懂一些。

▲表 1. 拆解信息表

拆解和测试

特斯拉的 4680 外壳是否带电

在之前的写法里面,有一句猜测,“4680 电芯的钢壳是不带电的,因此不需要再额外的增加绝缘材料,可以让电池系统体积利用率尽可能的提高。” 但是随着结构来看,是不对的。

▲图 1. 测试电芯电压测量

负极集流盘与盖板

如下图所示,负极集流盘是具有弹性元器件,而负极盖板是电芯四周一圈白色的绝缘材料,中间突出块密封钉,从中心注液后密封,材质应该是铜质密封钉。在特写照片中,电芯的白色绝缘圈清晰可见,在新版的中心注液孔密封材质变化了,对比电池日变更为铜。

▲图 2.4680 的负极电芯拆解情况

负极盖板内侧是具有凹槽,与节流盘弹性连接件接触,然后通过一个绝缘环套着,如下图所示。

▲图 3.4680 底部绝缘环

负极集流盘设计很有特点,共计 6 个花瓣,每个花瓣 3 长 2 短共 5 条焊缝,在拆解以后全极耳受损严重。

▲图 4.4680 的负极集流盘设计考虑

正极集流盘和负极相似,也是 6 个花瓣,每个花瓣 3 长 2 短共 5 条焊缝。

(请教了锂解的飞驰同学,更新一下:花瓣的设计主要是为了激光焊时候的公差补偿)

▲图 5. 正极的集流体形状

两个集流盘的差异为:

  • 正极集流盘:花瓣与边缘连接,厚度 400um。

  • 负极集流盘:花瓣与中心连接,厚度 260um。

两个不同材质的材料估计做了一些阻抗的匹配计算。

▲图 6. 正负集流体

这里我们也看到问题了,考虑绝缘的设计,正极绝缘片覆盖整个电芯截面积,因此全极耳所有电流最终汇集到正极极柱,热量集中在正极极柱位置,所以这个估计也是后续要顶部散热(通过外部 Busbar)的最主要原因。

▲图 7.4680 电池的顶部结构

然后把 4680 的壳体进行测量,壁厚 635 微米,圆柱侧面预估质量为 58.2g。

▲图 8. 计算过程

卷芯

4680 的卷芯上面使用了,黄色和绿色两种终止胶带。从设计来看,正极涂布与铝箔边缘存在安全间隙,正极铝箔边缘极耳清晰可见,且紧密排列。

▲图 9. 正极涂布的特点
  • 卷绕最外层:隔膜长一圈包裹整个卷绕。

  • 卷绕最内层:卷绕最内层隔膜形成卷芯。

▲图 10. 电芯的隔膜结构

在这里,我们看到千叶也总结了:

  • 在拆解视频中,没有披露我们感兴趣的基本信息未披露,容量,电压,质量,能量密度。

  • 而用基本的万用表测试, OCV 测试异常,这个电压太小了。

  • 在内部没有看到泄压阀,如何能保证电芯往下 Venting,这里需要用实物测试下。

  • 在顶部的正极绝缘片会降低传热效率,目前来看老的设计中,为了绝缘,所有的电流路径都集中在正极极柱,这使全极耳优势无法发挥。

  • 从外表来看,正极极柱尺寸似乎太小,阻抗是否能满足要求,取决于特斯拉的计算,这里很怀疑是否能够满足将来 Super Charging V4 散热及内阻要求。

小结:现在电新组的研究比较扎实,黄老大配合千叶,真是一对扎实的二级组合。整体的分析和整理工作都是千叶做的,我在这里做了一点散发工作,希望我们的努力对各位读者有帮助。

本文著作权归作者所有,并授权 42 号车库独家使用,未经 42 号车库许可,不得转载使用。

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