圆柱电池从1865到4680的尺寸演进,核心矛盾在于单颗容量提升与电子传输路径变长之间的平衡,而这正是激光图案化设备成为锂电设备新品类、并在4680电池(官方命名“4680大圆柱电池技术”)产业链中占据关键位置的根本原因。简单来说,4680电池提出的Tabless(全极耳)设计,直接催生了对电池箔内部进行“激光图案化”处理的工艺需求,从而带动了激光设备在速度与精度上的升级,开辟了新的设备市场空间。
尺寸演进与技术拐点
圆柱电池从1865到2170再到4680,单颗电池的尺寸与容量不断提升。但做成大圆柱之后,电子需要传播更远的路径,而由于电阻的存在,这会加剧功率的损耗。为了解决这一痛点,特斯拉在2020年Battery Day上提出了Tabless设计,其中很重要的一步,就是在电池箔的内部进行“激光图案化”,创造出一个“棚状螺旋”的图案。
这一设计的直接效果是使电子的运动路径缩短了50毫米——要知道4680电池现有的长度也仅为250毫米。要完成这样的工作,就需要对激光机器进行升级,以提高它的速度和精度。正是这一技术转折,让激光图案化设备从可选变为必需,成为锂电设备行业的重要拐点。
设备端的两大升级方向
4680对设备端的影响主要集中在前段的涂布以及中段的激光焊接两个工艺上,设备的机会也大多出自这两个方面。
涂布环节方面,传统涂布机采用连续涂布方式,而4680要求在涂布时留下不固定的空白区域,这种模式被称为间歇涂布,对涂布机的一致性提出了更高要求。目前走在前面的是璞泰来旗下的嘉拓智能,相关产品仍在验证阶段。
激光设备方面则分为两块:一是前述对电池箔内部进行处理的激光图案化,二是针对结构件的激光焊接。传统焊接流程分步进行,而现在的焊接减少了流程(例如把防爆阀盖帽合在一起做),降低了二次回流焊和虚焊概率。在PACK层面的激光切割机,已确定由海目星供应;而激光焊接核心设备的合作厂商尚未最终确定,大族、联赢、逸飞等都有机会。
常见问题
什么是Tabless工艺?
Tabless(全极耳)是特斯拉在2020年Battery Day上提出的4680电池设计方案。其核心步骤之一是在电池箔内部进行“激光图案化”,创造出“棚状螺旋”图案,使电子运动路径缩短50毫米,从而降低因电阻带来的功率损耗。
4680对锂电设备行业带来了哪些新机会?
4680主要对前段涂布和中段激光焊接提出更高要求。具体包括:涂布环节的间歇涂布技术升级,以及激光设备在电池箔内部处理(图案化)和PACK层面激光焊接两个方向的应用拓展。
激光图案化设备为何能成为新品类?
因为4680电池的Tabless设计必须依赖激光图案化来完成电池箔内部的特殊结构处理,且对激光机器的速度和精度提出了更高要求。这一刚性工艺需求直接创造了新的设备品类,是区别于传统锂电设备的增量市场。