特斯拉CTC和4680的设计

特斯拉|4680文章来源自：高工锂电网

2021-10-12 09:08:43 阅读：7

摘要特斯拉柏林工厂举办了Giga Fest活动，本文分享一些4680电池设计细节。

【文/朱玉龙】今年特斯拉在欧洲销售的车大部分都是从中国运过去的。目前特斯拉在全球有两家工厂（加州和上海），是竞争关系。下一波工厂建成后，竞争格局将会变成在加州、德州（总部）、上海和柏林之间。

这次柏林工厂举办Giga Fest活动，也是告诉大家：看，Model Y结构化电池和CTC已经准备好了。内容比较多，我们还是从4680 结构化Structure battery（CTC）电池开始。

图1 特斯拉举办个工厂参观活动都能整成嘉年华

图2 柏林工厂是Model Y 结构化电池的基地，也是4680电池的主力

备注：前段时间听到一个说法，从投资角度来看，如果一个企业家给你一个宏大的愿望，其实每个人的第一看法都是觉得星辰大海太遥远，你怎么可能去；但如果他不断在Roadmap上给你印证，那大家都需要认真考虑下Elon Musk 2030年2000万台车的计划，会给这个世界带来什么影响。

先分享一些4680的电池设计细节。这次主要确认的信息，是和之前的信息统一起来，确认了泄露照片的准确性。

图3 特斯拉的4680 Model Y的结构设计和21700的差异

在设计中，我们看到有这么些有趣的地方：

1. 特斯拉继续采用电芯侧面冷却的方式，从设计角度来看，4680等于从车身横向布置，2170的模组是车身纵向布置。底部来看是要做加强防护的。

图4 冷却和热隔离的结构

这里的胶，基本把电芯上下和电芯之间的距离都填充了，在边上其实包含了CMU的部分，由于侧碰的要求，估计这里也一并用胶封起来了。在这里胶起到了结构连接、对导热也起到一定阻隔的效果。

图5 特斯拉的胶用到了登峰造极

BMS的采样板放哪里比较好？在刀片电池中，也采用把所有的采样板放在一侧作为连接的方式。其实从结构化电池来看，类似集成化电池的这种设计思路，可能都要把电池和电池块直接相连，如下图所示，为了不影响电芯排布，基本上都放在电池的侧面尾端。

图6 特斯拉的CMU布置

2. 特斯拉把原来的Bonding铝丝焊接工艺进行了优化，也和我们认知的镍片电连接方式一致。核心的问题还是和这个熔丝的熔断能力有关系，从2170转化到4680，容量增大了5倍，对于单个电芯所承受额定电流和熔断电流有直接影响。在这里，特斯拉利用了母排的引脚，直接把电连接和电池管理系统的采集板连接在一起。

图7 特斯拉的电连接工艺

3. 由于电芯容量增加，如何在单个电芯热失控的情况下尽快把气体排出去，是个很大的设计挑战。在之前的2个泄压阀的方案基础上，这次特斯拉在电池包的一侧配置了多个泄压阀（数了一数有8个）。除了数量，这次设计不同的地方还在于，开口的方向也不同——往车身侧边的位置，之前采取的是后向的位置。

图8 电池的泄压结构

4. 目前来看，在CTC的设计中，特斯拉已经取消原有的电池上盖的定义。如下图所示，这个电池的上盖，是涵盖了密封电池和车身地板的两个功能。这个新结构由多个部分所组成，包含了前中后三部分，把多个结构加强结合在一起。

图9 特斯拉的电池整体概览

如下图所示，前排座椅是直接往这个电池上盖上装的，所以中间有四个拱起来的承载结构，前端也有一个结构连接点。

图10 特斯拉的椅子直接坐在了电池上