特斯拉Model 3鐵鋰電芯拆解

芝能科技出品

歐洲對中國從三元走回磷酸鐵鋰一直很好奇，所以德國慕尼黑工業(yè)大學工程與設計學院的Sandro Stock等人，對特斯拉Model 3所采用的方形硬殼磷酸鐵鋰電池《Cell teardown and characterization of an automotive prismatic LFP battery 》。

這顆電池來自于2020年12月生產(chǎn)的特斯拉Model 3，總能量為55 kWh，由兩個25串1并和兩個28串1并的電池模塊組成。電池使用的是寧德時代的LFP6228082-161Ah方形LFP電池，其規(guī)格如下：標稱容量161 Ah，額定電壓3.2 V，內阻≤0.4mΩ，重量約3.1 Kg。內容比較多，我們先選擇一些主要的內容來談。

分析過程

在拆解過程中，通過內置顯微鏡拍攝了圖像，將電池分解成殼體、卷芯和頂蓋，并記錄了各個零部件的幾何尺寸。他們還進行了焊接工藝的分析，從電池頂蓋制備橫截面樣品，檢查了焊縫的各個部分。整個拆解過程詳細展示了電池內部的結構和組件。

備注：逆向工程的應用方法包括稱重、幾何測量、橫截面分析、掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜X射線光譜（EDX）的材料表征、電解質表征，以及半電池和全電池的電化學分析，等等。

寧王設計的電芯采用了蝴蝶式設計，內含兩個卷心，旨在最小化空隙體積（6.4%），對電池蓋的剖面和顯微分析，我們發(fā)現(xiàn)應用了多次激光焊接過程，以提供高穩(wěn)定性和密封性。電極的涂層顯示出很高的均勻性，厚度波動不到2微米。掃描電子顯微鏡圖像顯示出純石墨陽極和鋰鐵磷酸鹽陰極內的雙峰粒子分布，陰極的邊緣覆蓋有27微米厚的氧化鋁（Al2O3）絕緣層。電化學分析表明，與常見的LP572電解質相比，內含電解液的性能有所提升。在161.5Ah的標稱電池容量基礎上，確定了電池的重力能量密度為163Wh/kg，體積能量密度為366Wh/l。

電池結構

對特斯拉Model 3的方形硬殼磷酸鐵鋰電池進行了拆解和分析，使用CAD技術虛擬重建了電池的內部結構和生產(chǎn)過程。

電池的組裝步驟如圖所示，從兩個卷芯開始，最后封裝成電池并注入電解液。從電池蓋上切割出橫截面樣品，觀察了各個焊接部位的形貌，發(fā)現(xiàn)電池使用了多種激光焊接工藝，提高了電池的穩(wěn)定性和密封性。電池蓋上還有一個壓力釋放閥，用于防止電池過熱時爆炸。

根據(jù)拆解結果，繪制了詳細的CAD圖紙，展示了電池的總體尺寸和三個截面。電池的設計目標是在保證電池質量的同時，最大化活性材料與非活性材料的比例，測得電池的容量為161.5 Ah，比能量為163 Wh/kg，體積能量密度為366 Wh/L。

審核編輯：湯梓紅