全极耳电池的优缺点.docx
全极耳电池的优缺点？全极耳是什么意思全极耳（无极耳）技术能够成数量级的降低电池内阻和发热速率，在解决高能量密度电芯的散热问题上具有绝对的优势，特斯拉将其视为突破百万英里续航WTWh自建产能的关键技术，"远比看起来更加重要但是，特斯拉4680全极耳电池至今仍难量产，松下、LG等电池巨头纷纷抢跑参与竞备。2022年9月22日，特斯拉"电池日发布4680无极耳电池，新电池能量提升5倍，功率提升6倍，同时成本降低14%、续航里程提高16%。无极耳电池更准确的翻译应该是全极耳电池，就是把整个正/负极集流体都变成极耳,通过集流体与电池壳体或集流盘的全面积连接，大幅降低电池内阻和发热量，解决高能量密度电芯的发热问题，并提高充放电峰值功率，帮助突破圆柱电池做大的瓶颈，正式拉开特斯拉TWH时代的01全极耳成数量级的降低电池内阻和产热速率为什么是全极耳?电芯尺寸越大活性物质占比越高，系统集成效率也更高,有助于提高系统能量密度，降低系统成本，无论是特斯拉4680还是比亚迪刀片电池实质都是基于这一原理的设计。但是，电池放电过程中电流通过铜箔、铝箔汇集，并通过极耳导出到外电路，由于电阻的存在，电池在充放电的过程中，特别是大电流充放电的过程中会产生显著的欧姆热，引起电池温度的升高,越粗越大的电芯发热越多、散热越难，因此，如何解决电芯尺寸做大和发热减少的悖论成为其中关键。可见，4680全极耳电池并不仅仅是变大变粗那么简单。据专业人士分析：传统的圆柱体电池都是卷绕方式，分为正负极铜箔、铝箔隔膜叠加起来卷绕，为了引出电极会在铜箔和铝箔两端分别焊接一个引出线叫极耳。传统的1860电池卷绕长度是800mm,以导电性更好的铜箔为例，极耳从铜箔上把电导出来长度最长就是800mm,相当于电流要通过800mm长的导线。通过计算得到电阻大约是20m,2170电池更粗一些卷绕长度大约是100Omm长电阻约23m,这么长的铜箔为保证低的电阻，对铜箔厚度和一致性都会有极高的要求。特斯拉4680电池为例，全极耳电池把整个集流体都变成极耳，导电路径不再依赖极耳，电流从沿极耳到集流盘横向传输变为集流体纵向传输，整个导电长度由1860或者2170铜箔长度的800100Omm变成了80mm（电池高度1将导电长度，代入铜电阻计算公式后电阻一下子就降到2m,根据欧姆定理计算，电池内阻消耗由2瓦特一下子降到0.2瓦特，直接降低一个数量级。为研究极耳对于锂电池充放电是发热和内部温升的影响，英国帝国理工大学的ShenLi等人以模拟仿真的方法，研究了单极耳1（正负极极耳均在电极的头部单极耳2（负极极耳在电极的头部，正极极耳在电极的1/3处X三极耳（极耳均匀的分布在电极上全极耳（22个极耳均匀的分布在电极上）三种结构进行充放电发热对比。从研究结果来看极耳数量越多电池内部温升越不明显，且靠近极耳的位置电池的电流密度更大，因此极耳处产热速率也更快，从而造成局部温度升高更大；全极耳设计能够有效的降低局部的电流密度，从而减轻温度-电流的正反馈，使得全极耳电池的产热速率要比单极耳电池低两个数量级。研究证明，全极耳电池在降低发热量，解决高能量密度电芯的散热问题上具有绝对的优势。（引自新能源Leader）02特斯拉4680电池量产难LG/松下抢跑参与竟备全极耳电池优势如此明显，特斯拉为什么没有第一时间量产4680全极耳电池？马斯克在电池日发布会上曾表示，特斯拉正在美国加州的弗里蒙特电动车工厂内部建设4680电池的试验性生产线,已接近完工，争取一年的时间内达到1千兆瓦的产能，三年内全面量产。但特斯拉未能展示4680电池实物，电池日当天特斯拉股价重挫7%!特斯拉4680全极耳电池发布后，全球多家汽车巨头跟进并调整电池路线，韩国LG与日本松下等多家全球巨头纷纷抢跑，展开全极耳电池全球竞备赛。据外媒报道称，LG已经开始为特斯拉4680电池建造一条试验性生产线。目前正在其Ochang工厂改造部分生产线,装配和电镀设备已经安装完毕，最早有望在年内开始运营；同时，LG计划为特斯拉公司配套建设先进的锂电池工厂，工厂地点位于美国和欧洲，并计划在2023年为特斯拉生产全新4680电池。松下总裁津贺一宏则表示："我们已经开始在美国为特斯拉开发全新车用电池4680据悉，松下在日本大阪SUmirlOe工厂为特斯拉准备的一条4680电池试验性生产线,预计从2021年4月1日开始启用，并宣布将于下半年在开始美国超级电池工厂量产4680电池。全极耳的优缺点：降低发热量，解决高能量密度电芯的散热问题,并提高充放电峰值功率,帮助突破圆柱电池,具体，最可见，最有影响力的全新电芯设计，降低电芯层面的制造成本，电芯尺寸大,活性物质占比高,系统集成效率也更高，有助于提高系统能量密度，降低系统成本。全极耳优点：1）高安全：磷酸铁锂自带的安全性，良好的循环特性；2）低产热：全极耳结构低内阻，发热少;3）低成本：材料成本低，且单颗电芯容量高；4）结构稳定;5）生产效率高。缺点：细长不利于电流传导，电池充放电时极易导致极耳和极耳连接处局部热量过大。
