2022年鋰電池行業(yè)4680電芯拆解專題分析報告

2022年鋰電池行業(yè)4680電芯拆解專題分析報告核心觀點(diǎn)：2020年特斯拉電池日發(fā)布4680電芯（直徑46mm，高度80mm），包括松下、LG、三星、億緯、寧德時代、比克等電池企業(yè)紛紛跟進(jìn)。4680有望成為特斯拉主力電芯，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。4680采用大圓柱+全極耳+干電極等全新技術(shù)，大幅提升了能量（5倍于2170電池）、功率（6倍于2170電池），降低了電池成本（14%于2170電池），優(yōu)化了散熱性能、生產(chǎn)效率、充電速度，能量密度、循環(huán)性能等。全極耳大幅降低內(nèi)阻、提升功率、安全性、快充性能，所需激光切割工序倍增：傳統(tǒng)電池只有兩個極耳，分別連接正極與負(fù)極，而4680電池實(shí)現(xiàn)了全極耳（直接從正極/負(fù)極上剪出極耳），從而大大增加了電流通路，并縮短了極耳間距，進(jìn)而大幅降低內(nèi)阻、提升倍率型。由于極耳數(shù)量遠(yuǎn)多于常規(guī)設(shè)計，所需激光切割工序倍增。1、4680電芯結(jié)構(gòu)：全極耳及集流盤設(shè)計差異大前瞻新技術(shù)之一：4680電芯拆解報告不同的4680設(shè)計存在差異性。特斯拉與國產(chǎn)4680電芯設(shè)計差異較大，特斯拉技術(shù)迭代周期很短，不同時期的4680電芯外觀存在明顯差異，第二代4680電芯負(fù)極蓋板變化極大，可以清晰看見三道焊縫。圓柱焊接次數(shù)遠(yuǎn)高于方形電池，每個電芯至少需要正負(fù)極兩次焊接，主流動力類普通方形電池容量為100~200Ah，遠(yuǎn)高于4680電池的25~30Ah.，若4680電池滲透率提升，將帶激光設(shè)備發(fā)展。揉平：將卷芯的斷面揉平整后再與極板焊接，①通過超聲波震動直接壓平；②通過旋轉(zhuǎn)的揉平輪直接摩擦電池極耳平面。難點(diǎn)：①揉平速度過快時，極片外翻；②揉平速度過慢時，生產(chǎn)效率低；③揉平時產(chǎn)生金屬屑較多，導(dǎo)致內(nèi)部短路；④活材料脫落等問題，⑤極耳產(chǎn)生褶皺等解決方案：①在全極耳外套上揉平套，揉平頭一邊自轉(zhuǎn)一邊接近揉平套，由于揉平頭不再直接接觸全極耳，故能有效防止將去全極耳部分揉碎。②超聲波揉平對電芯的端面進(jìn)行超聲波的預(yù)處理揉平，然后進(jìn)行機(jī)械揉平。③免揉平：在涂布之后再邊緣空白處涂抹絕緣材料，絕緣材料與活性物質(zhì)水平高度一致，使得卷繞后集流體形成完整平面。特斯拉全極耳采用吹氣方案特斯拉采用吹氣結(jié)構(gòu)制備全極耳資料來源：TheEVUniverse，最內(nèi)層沒有極耳，中心有極耳，最外層沒有極耳，可能用吹氣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)極耳彎折。特斯拉采用吹氣結(jié)構(gòu)制備全極耳，國內(nèi)傳利采用機(jī)械結(jié)構(gòu)制備全極耳。2、4680材料表征：正極采用高鎳，負(fù)極采用干電極+石墨第一代特斯拉4680負(fù)極使用干電極正負(fù)極SEM表征，正極：未使用干電極技術(shù)，負(fù)極：確認(rèn)使用干電極技術(shù)。第一代特斯拉4680正極材料Ni含量正極材料表征，正極為高鎳材料，鎳含量約80%，不是NCMA材料或者Al含量極低，高鎳材料的市占率持續(xù)降低，4680有助于刺激高鎳材料發(fā)展。第一代特斯拉4680負(fù)極表征。T通過能譜儀檢測分析，確認(rèn)特斯拉4680負(fù)極僅為碳，并未采用硅負(fù)極，松下21700使用了5~10%的硅，硅碳材料最大問題在于膨脹，與方形電池相比，圓柱電池對膨脹的耐受力更高。第一代特斯拉4680負(fù)極表征。4680殼體厚度:500~600μm，2170殼體厚度:125~250μm，4680側(cè)面殼體