最近請教了一位產業鏈的朋友關於4680大圓柱電池的資訊，我節選了一些我認為最有價值的內容，並且根據我的理解做一些重新闡述。
圖1 松下從1865、2170和4680的迭代
Part 1 4680帶來的能量提升
某廠家4680電芯規格（目前估算為0。65元每瓦時，應該比21700低一些）
石墨+高鎳：26Ah，能量密度283wh/kg
矽碳+高鎳：30Ah，能量密度300wh/kg
與之做對比的是，松下早期的NCA的能量密度是254。8 Wh/kg，LG的811電芯的能量密度是248Wh/kg。
圖2 特斯拉的4680和21700的差異在點電量差異比較大
21700：4個模組，4400多個電池，能量密度170wh/kg
46800：無模組，960個電池，能量密度215wh/kg
在特斯拉的傳統方案中，21700一般有4個模組，兩個大模組，兩個小模組， 21700電池重量大概是312公斤，使用4400多個電池。
4680是900多個電池一起排列，沒有模組，結構件重量只有12公斤。4680有336公斤，因為它是960個電池。4680大概只有90公斤，因為它在BMS上有一些最佳化。電池包的重量，21700是474公斤，4680大概只有438公斤左右。21700pack是170wh/kg，4680是215wh/kg。
備註：這個資料是從特斯拉來的，實際我們都也沒見過，實在高得離譜，我個人覺得已經超過我的想象。
按照調研的結果，這個國內版本的4680電芯，正極材料採用811三元高鎳體系，負極是人造石墨（隨著開發的進一步發展，可能會向矽負極轉化）。
電芯工作電壓為2。8V-4。2V，設計的快充時間是20分鐘充電至80%，單個電芯重量約為355克，1/3 C迴圈壽命可以做到1500度迴圈（80%容量保持率）。
在這樣的設計引數下，基於CTC的4680電池包可以做到95個千瓦時，對應21700是82千瓦時，電池包容量提高了15%左右。
目前在製造4680電芯過程中，遇到的問題主要是工藝的匹配和自動化裝置的匹配。4680相比較於21700的製造工藝存在差異，舉例來說：
在
塗布工藝
上，全極耳一定的弧形造成對裝置的精密度要求更高，外圈留白比內圈留白會越來越多；
分切工藝
的要求也更高，如果邊不齊，造成極耳貼合出現縫隙
點焊工藝
來看，全極耳鐳射點焊會造成焊點增加（4680的焊點數量相比21700提高五倍以上）
在製造中，電芯企業需要和裝置廠家針對這些細節做相對應工藝的最佳化，才能實現把良率提高到可以接受的範圍內。
對於特斯拉來說，隨著4680的推廣，將來在國內需要有兩三家代工廠來實現更大的產能。從時間進度來看，國內的龍頭企業也投入了一些資源在開發4680並且後面投入產線，預計在2022年年底或者2023年上半年SOP，國外圓柱龍頭可能在2022年出量產產品。
Part 2 一些工藝的討論
從調研來看，全極耳有兩種實現的方式：
1）先切割後卷繞：透過計算，在卷繞之前就切成很多份，卷繞時切開的部分就是一條直線，然後再焊接。按照這種工藝，良率可以實現60%+
2）先鐳射模切後卷繞：卷繞後再對留白銅箔鐳射模切，對精度要求很高。如果兩層銅箔之間有縫隙，鐳射能量比較大，會造成不同銅箔之間的間隙不一樣，還有可能切到材料。造成內阻不一樣。在這種工藝下，良率可以提升到70%+
圖3 工藝的實現方式
從材料來看，
正極：811體系高鎳正極和原來沒有太大變化
負極：採用矽氧基更合適，矽碳的體積膨脹比矽氧大很多，從目前來看不安全
隔膜：雙面陶瓷和一面陶瓷一面PVDF，使用矽負極後可能有一面用陶瓷，一面在陶瓷的基礎上塗一層1μm的PVDF。這是為了抑制矽負極的膨脹，PVDF可以保留離子的傳輸通道，同時提高極片上負極粉的穩定性，防止脫落，增加迴圈。
電解液：使用矽負極新增的電解液會比高鎳多6%。
集流體：箔材方面，正極沒有太大變化。
碳奈米管：正極導電劑以碳管為主，主要用多壁碳管和SP來進行配合；用量在1%左右，811體系對碳管純度要求高，如果存在金屬雜質的話，在使用過程中會有金屬析出，影響材料效能。
粘接劑：石墨體系使用CMC和SBR，換成矽極後可能使用改進的SBR，CMC加得少一些，在SBR上加一些羧基的官能團，這樣和矽可以形成一些化學鍵，能夠穩定充放電過程中的體積變化。另外一種方案是使用PA聚丙烯酸（還不成熟）。
小結：我覺得挺有用的，供各位參考。
