锂电池行业专题报告:4680系列之电解液体系变化,能量密度和电芯降本再下一城

电池技术路线向更高能量密度和更快充电效率革新。

电池技术路线向更高能量密度和更快充电效率革新。4680 体系在能量密度提升上超过方形高镍和刀片电池。由于圆柱电池使用钢壳机械应力更强,在使用硅基负极时对抗体积膨胀的抗冲击力有天然优势,在正极材料上可以向高镍探索延伸。同时全极耳模式降低电阻,提高快充效率。快充时极化反应导致电池生热,圆柱电池在 3C 快充时最高表面温度均低于软包和方形电池。圆柱电池由于卷绕极片方式导致电子传输路径较长内阻较大,特斯拉采用全极耳模式,将铜铝箔直接作为极耳使用,全面降低电池的电子电阻,提高电流通量,可以做到 15 分钟到 SOC80%,速率和燃油车加油相似。

同等体系下电芯成本进一步降低。由于电芯体积增大为 2170 的 5 倍,单车由原来的 4 个模组变为直接集成到底盘,减少了中间件和结构件的使用,同时由于全极耳模式下发热量较低,不需要 BMS 中较多的液冷管排布,圆柱+全极耳使快充时热散方向和柱体平行,仅在电池板两端排置液冷板即可达到散热效果,进一步降低电池包重量和 BMS 管理难度;干电极技术减少极片材料的混料涂覆、干燥及溶剂回收环节,减少溶剂成本和混料设备投资,在原材料环节降本 2.4%,在生产环节降本9.2%以上。

高浓度电解液适配高镍,添加剂 FEC 比例同步变化。由于六氟磷酸锂作为主要溶质的电解液在电压提高到 4.2V 以上时会加速分解,影响电池的循环使用寿命,降低电池性能,因此在全极耳模式下 4680电池体系并未升级电压平台,在电解液的研发体系上,LiFSI 和六氟磷酸锂相比具有更高的氧化电压和热稳定性,因此添加量会提升至3%以上,在添加剂层面,FEC 由于在金属负极中有较好的抑制膨胀作用,因此添加量将会从 2%上升到 8%左右。此外其他一些适配高电压及高电导率和低电阻的添加剂如 LiTFSI 、DTD 等将会逐步添加进 4680 电解液体系。

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