一文看清：麒麟電池PK特斯拉4680電池，誰更強？
2022年07月05日
特斯拉前腳才公布要將4680電池大規模量產裝車的消息，寧德時代後腳就推出了自家第三代CTP技術——麒麟電池。
據寧德時代方面介紹，麒麟電池的體積利用率突破72%，能量密度可達255Wh/kg，可以使整車突破1000公里續航。
除此之外，這麒麟電池還通過全球首創的電芯大面積冷卻技術，可支持5分鐘快速熱啟動和10分鐘快充。
據悉，該電池計劃於2023年量產上市。
而在麒麟電池發布後，理想汽車與哪吒汽車相繼轉發了麒麟電池發布的消息，而寧德時代官微也隨後回復了兩家企業的消息，理想與哪吒也成為首批確認將搭載麒麟電池的新能源企業。
關於這款電池，根據寧德時代官方的描述：在相同的電化學體系、電池包尺寸下，材料用三元高鎳版的麒麟電池，比同體積的特斯拉4680高出13%的能量密度，性能遠超特斯拉4680。
麒麟電池真的要比特斯拉4680電池還強？下面我們就來詳細看看兩者之間的區別和差距。
外在升級VS內在升級
其實，麒麟電池和4680電池是兩個不同的技術概念。麒麟電池是電池系統技術的疊代，而而特斯拉4680則是電芯技術的疊代。
一、麒麟電池
先來看麒麟電池，其本質上並沒有改變電芯的內部結構和材料，改變則是電池系統的結構。其主要創新如下：
1、採用電芯倒置的設計
與站立的寧德時代VDA、590模組和躺著的上汽魔方（參數丨圖片）電池不同的是，CTP3.0真麒麟電池則是倒立的電池，也就是電芯倒置，這樣的設計能讓電池包的空間利用率更高。
從排列方式來看，麒麟電池的電芯倒置後，能夠讓失控排氣和底部球擊空間共用，就給電芯多留了6%的空間，從而帶來更高的空間利用率。目前麒麟電池的空間利用率高達72%，較第一代CTP高出17%。
2、集成為多功能彈性夾層
寧德時代開創性的橫縱梁、水冷板與隔熱墊原本各自獨立的設計，集成為多功能彈性夾層，使支撐、冷卻、隔熱、緩衝功能四合一，有效的提高了空間的利用率。
並且，在多功能彈性夾層內搭建微米橋連接裝置，靈活配合電芯呼吸進行自由伸縮，提升電芯全生命周期可靠性。
此外，電芯和多功能彈性夾層組成了一體化的能量單元，在垂直於行車方向上構建穩固的受力結構，提高了電池結構強度和抗衝擊能力。
3、重構水冷系統
在冷卻方面，麒麟電池對冷卻系統進行了全新的排布設計。
首先，寧德時代從熱交換本質著手，重構了水冷系統，將其置於電芯大面之間，大大提升了電芯的換熱效率，其換熱面積可以擴大四倍。
其次，寧德時代將電芯控溫時間縮短至原來的一半，更高效的維持電芯安全、適宜的工作溫度，從而適應更大電流，更高電壓快充。據悉，目前麒麟電池可支持5分鐘快速速熱啟動及10分鐘快充至80%。
在極端情況時，電芯可急速降溫，有效阻隔電芯間的異常熱量傳導，有效避免電池非正常工作溫度造成的不可逆損傷，有效提升電芯的壽命和安全性。
一句話來總結就是，麒麟電池實現了續航、快充、安全、壽命、效率、以及低溫性能的全面提升。
二、特斯拉4680電池
想必稍微對特斯拉有所了解的朋友都知道，特斯拉的動力電池命名方式向來簡單粗暴。4680電池，顧名思義就是單體電芯直徑為46mm、高度為80mm的圓柱形電池。
對比過去的「1865」以及如今的「2170」，從命名來看，4680似乎只是電池變大了，由此前的「5號電池」變成了「2號電池」。
當然不只是有這麼簡單。除了變大之外，4680電芯在結構上也有很多創新和改進。
1、採用「無極耳」設計
隨著隨著電芯體積的增大，電池阻抗也同步增大。對於這個問題，特斯拉的解決方式是採用創新性的「無極耳」設計。
極耳是從正負極集流體中引出了的金屬導電體，電流正是通過極耳才能與電池外部連接。但是過於細長的極耳不利於電流傳導，如果電流過大，就會出現發熱，能量損失增大，而且會影響安全性能。
特斯拉的4680電池去掉了原有的極耳，選擇了在集流體末端留白未塗覆正/負極材料。簡單來說不是沒有極耳了，而是整個一端面都變成了極耳，這種設計大幅降低了電池的阻抗，解決了圓柱電池的發熱問題。
2、使用乾電池電極工藝
特斯拉4680電池使用乾電池電極工藝，不使用溶劑，而是將少量（約5-8%）細粉狀PTFE粘合劑與正/負極粉末混合，通過擠壓機形成薄的電極材料帶，再將電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。這項工藝將會提高電池的能量密度，並且使生產能耗降低10倍。
3、陽極採用矽材料
陽極材料方面，特斯拉將從矽材料入手。矽可以儲存比石墨多出十倍的電能，但由於其在充放電過程中體積變化可達400%，容易破碎，因此一直難以取代石墨。
特斯拉計劃從根本上改變矽表層的延展性，使其不容易破碎，這項技術可以使電池的續航能力增加20%。特斯拉將研製的新材料命名為「特斯拉矽」，成本為1.2美元/KWh，僅為現有的結構化矽工藝的十分之一。
4、改進陰極生產過程
陰極材料方面，特斯拉通過改進陰極生產過程，減少水的使用和廢水的產生，降低了電池陰極生產線66%的投資建設成本和76%的生產成本。同時，特斯拉推出電池回收服務，未來新電池都將通過回收的舊電池生產。
結合這些改進，特斯拉將增加54%的電池續航，降低56%的每千瓦時成本，減少69%的投資生產成本，能量密度提升之餘，生產成本大大降低。
最後，一句話總結一下4680電池的優勢：它可以做到性能與成本兼顧。
總結來看，麒麟電池和4680電池雖然電池技術的疊代升級，但是在技術路線上是有所不同。
麒麟電池是在不改變電芯材料的基礎上，通過升級電池組結構的「外在升級」，比如改變電芯的排放位置，集成為多功能彈性夾層等等，來提升電池的性能；
而特斯拉4680電池則是通過電芯的「內在升級」，比如擴大電芯體積、改變陽極材料等等，讓自己變得更強。
當然，不管是外在升級也好，還是內在升級也好，其最終的結果仍然是為了獲得更好的電池性能。
那麼，麒麟電池和特斯拉4680電池兩者之間性能究竟如何呢？
麒麟電池性能遠超特斯拉4680？
從寧德時代給出的數據看，圓柱4680電池在能量密度、快充性能、集成度以及導熱性能上，與麒麟電池相比，仍然略顯不足。下面我們一一來看。
1、能量密度
從數據來看，4680單體能量密度約300Wh/kg，電池組能量密度為217Wh/kg。相較之下，麒麟電池組的能力密度能夠達到255Wh/kg。也就是說，在相同電芯化學體系和同等電池包尺寸下，麒麟電池包的電量比4680電池提高了13%。
2、體積利用率
除此之外，麒麟電池的電池包的體積利用率已經突破了72%，比4680電池的63%高出9%，刷新了行業記錄，成為全球最高集成度的電池。
麒麟電池擁有更高空間利用率，除了集成為多功能彈性夾層、用電芯倒置等方面的結構優化之外，特斯拉的電池因為先天圓柱形，有先天bug，所以只能用到60%左右。
這很好理解，由於圓柱的物理結構，電芯之間存在物理縫隙，而對於方形來說這個問題基本不存在，也就是說同樣的電池包，用方形電芯內部更緊湊，能塞進去更多的電量。並且方形電池可以將電芯儘可能做大，從而最大限度節省空間提升能量密度。
3、導熱性能
大圓柱雖然在空間利用率方面不如方形電池，但是好處是，大圓柱電池散熱空間更大，加之特斯拉為其設計了一層水冷板，因此導熱性能要優於普通的方形電池。相較之下，方形電池因為單體電芯比較大，放在底盤上是面與面的接觸，散熱性先天性是沒有圓柱形電池好。
不過，根據麒麟電池的講法，通過重構水冷結構之後，其導熱性能提升50%，並且從對比結果來看，似乎還要比特斯拉4680電池還要好。當然，這可能意味著，企業想要方形電池的散熱性做的比圓柱形，那麼需要的成本和花的功夫更大。
4、快充性能
從查閱的資料數據顯示，特斯拉4680電池組僅需15分鐘就可以從10%充電至80%，比目前特斯拉的2170電池組快了10分鐘。作為對比，目前麒麟電池可支持5分鐘快速速熱啟動，及10分鐘快充至80%。可以看到，在充電效率方面，麒麟電池是高於特斯拉4680電池的。
5、安全性
首先，圓柱電池單體小，導致電池包電芯數量多，對熱管理和BMS的要求很高，安全性更差一些，理論上自燃起火的風險要大一些。
相較之下，麒麟電池採用的方形電池，單體容量大，單體數量少，BMS系統構成相對簡單，穩定性相對較好。
其次，相比4680通過改變電芯材料來提升能量密度，麒麟電池只是通過結構的升級，理論上也更加安全和穩定一些。
6、4680電池成組效率低、產能低
4680電池生產並不容易，要不然，至今也不會拖了快兩年了。其中，主要難點在於極耳雷射焊接的難度極高帶來的低良品率。
據悉，最開始特斯拉製造的4680良品率僅為20%，到2021年10月提升至80%。而現在，其良品率已平均達到了92%，最高的達到了97%，最低的為79%，只是基本達到開始批量生產的水準。
其次，4680電池產能有限，數據顯示，特斯拉在2021年銷量為93.6萬輛。在2022年，特斯拉表示將不推出新車型，選擇全力擴產能，這意味著在2022年突破百萬銷量大關只是一個開始，全年銷量達到150萬輛也不是沒有可能。
如此龐大的銷量，特斯拉想要做到雨露均沾，將4680電池實現產品全覆蓋顯然是不可能的。
根據特斯拉的說法，其1月的產能為100萬塊，100萬僅僅裝機了1000台特斯拉，也就是說，每輛Model Y大約需要1000個4680電池，這與特斯拉一年將進100萬的交付量相比，顯然是杯水車薪 。那麼，為了滿足特斯拉2022年交付量超100萬輛的目標，所以採購友商來彌補產能是必不可少的。
所以，這就是為什麼，特斯拉不僅大量採購寧德時代的方形電池，並且占比越來越大。
從上述對比來看，麒麟電池的綜合優勢可能會更高一些。在能量密度、快充性能、空間裡有率，導熱性能上，麒麟電池都要比4680電池更優秀一些。並且，在安全穩定性、產能、成組率等方面，4680電池也要不如麒麟電池。
我們可以看到，從比亞迪推出刀片電池開始，包括寧德時代、長城汽車、廣汽埃安等等電池廠商和車企，紛紛通過改進電池包結構，來升級電池性能。既保證了電芯的安全和穩定性，同時也提升了電池性能，並且徒增成本。由此可見，電池的外在升級，也是電池發展很好的技術路線。
