近日，TSLA放出的一段4680動力鋰電池視頻，除了吸引電池人才，也向外界呈現了TSLA的CTp無模組電池方法。

該方法采用TSLA最新的4680電芯（直徑46mm，高80mm），完全取消了電池模組設計，直接將960個4680電芯按照40x24的排列方式放入動力鋰電池結構體中。由于圓柱體良好的剛性，4680電芯既有儲能用途，又有結構支撐用途。這一方法和比亞迪的刀片電池設計思路非常相似，值得大家仔細研究。

注：TSLA現有電芯為21700電芯，直徑21mm，高70mm

TSLA和蘋果有一個共同點，那就是有關產品規格參數，喜歡說用戶似懂非懂的話。比如4680電芯的規格：能量提升5倍、里程提高16%、輸出功率提升6倍!說的云里霧里，讓很多讀者迷茫!

很多不專業的媒體，甚至解讀出"能量密度提升5倍"這種謬論!

我的天，假如能量密度提升五倍，估計馬斯克就能獲得諾貝爾獎了!

今天我們就用數據詳實的分析一下，TSLA的4680電池，在未來到底有多大的優勢和潛力？到底能不能吊打其他新能源對手？

我們從能量密度和容量入手，分析4680電池的優勢到底在哪。

能量密度包括重量能量密度和體積能量密度，在新能源領域，更關心的是電池重量能量密度。

電池重量能量密度=電池容量×放電平臺電壓/重量，基本單位為Wh/kg(瓦時/千克)

電池的能量密度又分為電芯的能量密度和電池系統的能量密度。

4680電芯的能量密度和容量

組成電芯的各種材料特性決定了電芯的能量密度，在不改變材料特性的情況下增大電芯尺寸，不能從根本上改變電芯的能量密度。這從松下18650電芯到21700電芯的改變就能看出來：

來源：汽車人參考

21700和18650相比，體積新增了約46.6%，容量新增了約60%，重量新增了約55%。可以看出，能量密度基本沒變，約為247Wh/kg。

4680電芯體積是21700的5.48倍，按照18650到21700的情況類別，在不考慮其他技術改進的情況下，容量新增5倍是很正常的。所以TSLA說能量提升五倍（ENERGY5X），是很誠實的，實際可能是約5.5倍。

也就是說不考慮其他技術改進，4680電芯的重量能量密度變化不大，所以4680電芯的重量應該也上升約5倍。

近期松下表示，將把內華達州Gigafactory生產的21700電池能量密度提高5%。最新出口歐洲的Model3車輛登記信息已經顯示電池容量為82kWh，相比之前的78kWh，確實提升約5%。

所以，我們可以算出，最新的松下21700電芯容量約為5000mAh。

那么4680電芯的容量差不多是5.5x5000=27500mAh=27.5Ah。

這就是4680電芯短時間內的容量，能量密度則為27.5x3.6/0.07x5=283Wh/kg。

考慮到其他的技術改進，比如陽極陰極材料等，接下來4680電芯的總容量應能達到30Ah。而能量密度應能達到300Wh/kg。

從以上數據看，馬斯克在4680電芯容量上是誠實的!

我國工信部《汽車產業中長期發展規劃》中要求2020年動力鋰電池單體能量密度達到300Wh/kg，這樣看來TSLA是忠實的踐行者!

國內公司假如想達到這樣的能量密度，采用的都是軟包電芯，軟包在單體密度上更加有優勢，可是由于安全限制，做不到無模組集成。

我們接下來就看看4680的無模組（CTp）方法對電池系統的影響。

4680CTp方法對電池系統能量密度的影響

我們先看看采用21700電芯的Model3電池是什么樣子：

Model321700電池

Model3的長續航版電池包由2大2小四個模塊串聯組成，大模塊(黃色)包含25個串聯電池塊，小模塊(綠色)包含23個串聯電池塊，每個電池塊由46個21700電芯并聯構成，共計4416個電芯。電芯排列如下：

現在我們算一下電芯占模組的面積比：

小模組尺寸1860x323mm，面積約0.6平方米，電芯面積約為0.366平方米，電芯占模組的面積比約為61%。大模組尺寸1948x323，面積約0.629平方米，電芯面積約為0.398平方米，電芯占模組的面積比約為63%。平均占比62%模組中間的空隙按10%面積算，那么4個21700模組占用的總面積約為：2.7平方米。電芯占總模組面積比約為56.6%，可以看到由于分了4個模組，電芯面積占比一下降了5.4%。

而這一情況在4680電芯上面是不存在的，因為取消了模組。我們以24x40=960的布局計算一下4680電芯占據的面積：960x3.14x23x23/0.62=2.57平方米。也就是說占用面積減少了5%。

21700電池容量按松下最新的規格，為82kWh。4680電池容量為960x27.5x3.6=95kWh，也就是說容量新增15%。

新的4680無模組方法，電芯占據面積減少5%，容量新增15%。

假如不減少面積，就按照21700的面積把電芯布滿，那么4680電芯數量約為容量為約為100kWh，容量提升22%。

看到了吧，只要把電芯換成4680，其他什么都不干，Model3就能實現100kWh的電量!NEDC妥妥的超過800公里!

所以馬斯克說的續航里程提升16%，也是靠譜的。

說完了容量，我們再來看看系統的能量密度。

Model321700電池系統重量約474kg，小模組約86kg，大模組約93.5kg，四個模組總重量約359kg，電芯重量約312kg。

電芯占模組比重約為87%，其他47kg為結構件、冷卻系統、線纜、pCB等，每個模組約12kg。

模組占系統比重約為76%。其他115kg分為兩部分，一是系統上殼體53kg，基本都是高低壓設備、BMS和殼體。另一部分是系統下殼體62kg，基本為結構件、冷卻管路、電纜和管理系統等。

電芯占系統比重約為66%。系統能量密度約為173Wh/kg?？梢钥吹疆斍暗腗odel3是能夠拿到新能源最高補貼系數。

補貼系數和能量密度關系

我們再看看4680電池的情況，電芯重量約960x70x5/1000=336kg。加上冷卻系統和線路等設備重量336+12=348kg。系統上殼體內的高低壓器件很難縮減，BMS能夠優化，預計重量仍有50kg。系統下殼體是優化最大的地方，取消了模組，那么模組間的冷卻、線纜等都可以簡化，包括結構件都可以優化，估計下殼體重量至少能減少40%，預計重量不會超過40kg。

因此4680電池系統的總重量約為438kg，實際的數據只能等待TSLA新產品上市后的拆機報告，但是應該偏差不大。

所以，4680電池系統的能量密度約為95x1000/438=217Wh/kg。

只是更改了電芯，系統能量密度就提高了25%，這就是4680的優勢。假如再加上后期陰極陽極材料的改進，TSLA預計會有24%的提升。電池系統能量密度很大概率能突破270Wh/kg。

這就是4680電芯在未來的真正實力!考慮成本優勢，4680電芯的實力將更強大!

大電芯的風險

天底下沒有免費的午餐，4680優點這么突出，那么缺點肯定也很明顯，要不然大家就都用5號電池開汽車了!

4680在增大尺寸的同時，也給三元鋰電芯的熱管理帶來了新的挑戰。雖然電芯數量的減少，大幅簡化了BMS系統。但是每個電芯在充放電的時候都要承受更大的電流，發熱也會更多。

估計現在除了TSLA，也沒有人敢承擔這個風險，TSLA的無級耳專利技術會在一定程度上減少發熱。但是電芯內部短路導致的發熱TSLA也解決不了，只能通過優秀的BMS管理系統去提前預警。這方面只能看新電池上市后的表現了。

TSLA在技術爭奪戰中，就像流氓打架中的那個狠角色，上來拿板磚先給自己腦袋來一下，血流的滿臉，就問其他人敢不

面對TSLA這個"狠"角色，我估計國內車企敢跟進的不多!

注：部分數據來自汽車人參考的《TSLAModel3電池包拆解圖》