在上個月特斯拉的電池日活動中，特斯拉CEO馬斯克揭曉了全新動力電池，發布了全新的無極耳4680電池。成本低、充電快、續航長，這款電池簡直是厲害了！近日，馬斯克又劇透說即將推出的?Model?Y上會率先用上4680電池，又讓這款電池的話題推上了熱搜。現在看來，非常有必要針對4680這款電池進行更深度壹些的分析和討論了。
也許妳會覺得有壹些枯燥，對充電曲線的預測，2170電池與4680電池包裝尺寸的疊加對比，串並聯電池的配置，還有特斯拉連接電池的方式...但是這些內容將會為我們透露即將面市的壹款新車，它能帶給我們什麽樣的使用效果。
4680電池更安全？特斯拉存在了8年的電池冷卻缺陷將被改善
有外媒評價說，特斯拉的新4680電池組將使用更簡單、更容易組裝的平板冷卻方案，拋棄原有的冷卻方案。雖然特斯拉官方並沒有特別強調說會采用平板散熱方案，因為沒有辦法通過側面有效地冷卻這些直徑較大的電池。最有效的冷卻方式是通過電池的兩端，新的無耳電池在電池蓋和電池內部之間提供了壹個很好的熱傳導路徑。
關於特斯拉的電池冷卻缺陷，在今年6?月?30?日時，因特斯拉內部的壹封郵件被曝光後公之於眾。早在?2012?年量產?Model?S?的時候，特斯拉就已經知道電池冷卻有問題，甚至可能導致起火，而這個問題至今還沒解決，已經八年了！
特斯拉曾先後委托三家公司測試調查電池冷卻配置，結果均顯示?Model?S?冷卻系統的末端連接配件有問題。特斯拉的電池冷卻系統是通過電池加裝外部冷卻液管實現的，但管道末端接頭使用了強度較低的鋁材，很容易磨損破裂，造成冷卻液泄露，導致汽車電池短路失火，或在電池內部留下易燃殘留物。
而銅陽極電極板本身就能起到很好的散熱作用，在電池內部讓溫度更均勻的分布。似乎看起來，長達八年的安全隱患要因此而解決了！
另外，馬斯克表示：電池片是粘在電池包的底部和頂部的板材上的，在增加電池包的抗剪強度的同時，頂部和底部的板材也會兼作冷卻板。在Model?3的電池包中，電池被粘在冷卻板上。
4680電池的充電速度有多快？10%-80%需15分鐘，10%-50%需7分鐘。
最大充電速度：275千瓦
下面是Model?3和Model?Y的?2170電池包和4680電池包的比較分析。
在29.4攝氏度（85華氏度）的溫度環境下，對4680電池包進行充電，從10%到80%的充電時間從25分鐘減少到了15分鐘。如果妳只需要充到50%的電量，那麽可以在7分鐘內完成，這樣的速度，幾乎和汽油車加油的時間壹樣快。
預計，最大充電速率從2170電池的250千瓦增加到4680電池的275千瓦。275千瓦的充電速率保持不變，從10%到50%的充電狀態開始逐漸降低充電速率。當電池達到溫度極限時開始漸變，根據Model?X的數據，如果在45攝氏度（113華氏度）的溫度下，漸變點與環境溫度密度相關。在較高的環境溫度下，空調系統的性能會下降。
以下為2170電池和4680電池的充電曲線和時間的關系對比圖。
以下為2170電池和4680電池的充電曲線比較與充電狀態（SOC）的關系對比圖。
我們可以看到電池包的尺寸顯著縮小了，冷卻方式變化以後特斯拉可以將電池包裝得更緊密。這是壹個優點，因為它減少了極性慣性矩，並改善了車輛的操控性，因為質量會更多地集中在車輛的中心。
下面是?96S9P?76?kWh?4680電池組截面圖。
在4680電池組的橫截面，顯示了頂部和底部的平板冷卻和電池的電氣連接。特斯拉或將取消?手指集電極的概念，用線焊等方式，轉而采用簡單的板式集電極，直接焊接到無極耳陽極或陰極連接的電池體上。
為了將壹組電池的陽極和另壹組電池的陰極連接起來，又重新采用了以Model?S型為基礎的反轉技術，即把每壹個平行電池組的電池翻轉過來。
下面是76千瓦時的4680型電池組與2170型Model?3電池組的截面疊加圖。
如前所述，預計會有壹個頂部冷卻板和壹個底部冷卻板，電池和冷卻板之間膠合。冷卻板還將為電池組增加強度，電池的陰極（鋁）端和陽極（銅）端之間的傳熱比例為30%/70%。
熱電模型包括了電池組的所有具體內容，這包括電池尺寸、安培小時額定值、導熱系數等等。其中壹個關鍵因素是電池的電阻，因為這決定了電池的發熱量。新的4680無極耳電池在10%?SOC時初始內阻為3?毫歐姆，並在80%?SOC時逐漸降低到2?毫歐姆。2170電池的電阻為23/20/20?毫歐姆。我們可以看到，電池的電阻降低了10倍。相比之下，特斯拉在專利應用中標註的技術，可以達到減少5-20倍的效果。
此外，制冷量也值得關註。現有的Model?3制冷能力為2-3噸，它取決於環境溫度。?特斯拉有可能會增加堆棧式制冷和交流壓縮機的尺寸，以提供更好的包體制冷效果。
電池包的熱質量也會發揮作用，在以最大充電速率充電的第壹部分，電池產生的熱量超過了制冷系統能夠跟上的範圍，因此電池包開始發熱。熱質量會延遲電池過熱的發生，因為它儲存了熱量。當電池達到其溫度極限45攝氏度（113華氏度）時，開始逐漸降低充電速率。
以上圖片為A/C性能與環境溫度的關系。在較高的環境溫度下，空調性能會下降，這就是為什麽在較高的環境溫度下，最大充電功率的初始漸變點會在較低的SOC下出現。
張寧欣博士（奧中科技交流協會秘書長，就職於歐洲某著名技術研究所）
特斯拉電池的創新主要是來自外圍非核心結構的創新，比如通過增加電池單體尺寸，相對減少外殼的占比。而能量密度的真正提升，必須而且只能通過材料創新來獲得。生產工藝的創新可以降低成本，但是對能量密度幾乎影響不大。電池正負極材料的創新會帶來鋰電池電化學體系的性能的飛躍，但是這需要經過長時間的科研積累。
金敏工程師（電池專家，就職於世界著名汽車技術公司，奧地利華人汽車工程師協會會員）
特斯拉的電芯負極的設計蠻新穎的，傳統圓柱型的電芯內阻比方殼和軟包更高，單個20mΩ左右，這個新的設計可以減到10以內，如此壹來消耗在電池內阻上的能量就少了很多。
電池包的設計看截面是去掉了模組，直接CTP(電芯到包,Cell?To?Pack),和最近國內幾家公司推的類似。?不過看這個截面對電池包的抗擠壓和碰撞能力有些擔心，原來內部加強的上下支撐結構都沒有了。
沒有具體調查原因和數據，上面列表中沒有中國的企業和機構，只能說我們需要更多的努力。
王軍（歐洲知名汽車技術公司高級工程師，奧地利華人汽車行業工程師協會?ACSAE?會長?）
2000-2018年電池技術專利登記世界前25名雖然在電池方面的發展，特斯拉被認為是電動汽車的先驅。?但是該公司甚至沒有出現在電池技術領域大多數專利的排名中。
就電池回收再利用的部分，我有壹些觀點分享。2019年1-12月，我國動力電池產量累計85.4GWh，同比累計增長21.0%。電池回收再利用，肯定可以降低新電池的成本。就目前國內的汽車行業的發展情況而言，蔚來汽車已經開始了電動汽車租用電池的商業模式，這給電池的生產，維護和回收的管理更集中，為電池的回收再利用提供了更好的條件，我對汽車動力電池的成本會快速持續降低非常樂觀。
王永力博士(陶瓷電池材料專家，就職於世界著名電子原材料元器件公司歐洲分社，奧地利華人汽車工程師協會會員)
電池原料的回收再利用需要非常專業的知識、技能和設備，包括完善的產業體系。簡單的說，從舊電池中分離並再生這些生產電池的原材料，在目前條件下未必會比從礦石中提煉全新的原材料省錢，所以這壹點不僅僅是機會，還是挑戰。
當然，舊電池材料的循環利用從可持續發展和環境保護的角度是有重要意義的。
特斯拉在電極材料的回收再利用已經開始布局，期望從本土化和原材料選擇上大幅度降低成本(排第三位)。尤其是鈷材料，作為壹種比較貴的過渡金屬，我國鈷資源儲量僅占全球總量的1%，因此鈷資源十分短缺，每年自產礦石鈷金屬量只有1500噸左右，進口依賴度在90%以上，特斯拉在電極材料的開發和制造方面的理念值得我們的電池工業界的借鑒和思考。
本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。