2023年1月24日，特斯拉的一份声明再次将公众的目光聚焦于4680大圆柱锂电池。特斯拉表示，将投资超过36亿美元，扩建内华达州的超级工厂，将增加400万平方英尺的占地面积新建两个工厂，其中一个就是4680电池工厂，该工厂规划年产能达100GWh，适配150万辆轻型车。
4680电池是2020年特斯拉在其电池日隆重推出的大圆柱形锂离子电池，与2170圆柱电池相比，电池尺寸更大，采用无极耳技术，单体容量更高，并能有效降低电池的生产成本。
无极耳是什么技术？4680电池有哪些优点？国内在该领域的发展如何？本文将围绕这些问题进行介绍。
无极耳是一种全极耳
极耳是软包锂离子电池产品的一种组件。电池分为正极和负极，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，即电池进行充放电时的接触点。
极耳可以分为单极耳、双极耳/多极耳和全极耳。
1.单极耳：一般的小电池里面有正极和负极片各一张，每张极片上面有一个极耳伸出来传导电流。
2.双极耳/多极耳：如果只用一个极耳的话，电流充放电时会导致内阻过大，极易引发各种安全问题，所以现在的电池就逐步使用两个极耳，甚至多极耳。比如在叠片工艺上，每一层极片都有一个极耳。
3、全极耳：目前国内圆柱电池形成了全极耳软连接与硬连接两种主流形式。其中软连接方式是指集流盘带有一段极耳连接壳体，而硬连接即为无极耳。
特斯拉的4680电池采用的即是无极耳的结构，但无极耳电池也并非真的没有极耳，而是通过巧妙的结构设计直接利用整个集流体尾部作为极耳，并通过盖板（即集流盘）结构设计增大极耳传导面积及其连接处的连接面积，并缩短了极耳传导距离。
该创新也成为了无极耳电池的主要优势所在。
无极耳优势明显
从上文的结构特点能够看出，无极耳电池的主要优势为以下几点：
1.内阻降低，电池充放电倍率提高
传统的1860电池卷绕长度是800mm，以导电性更好的铜箔为例，极耳从铜箔上把电导出来长度就是800mm，相当于电流要通过800mm长的导线。通过计算得到电阻大约是20mΩ，2170电池卷绕长度约是1000mm，电阻约23mΩ，而4680电池的整个集流体都为极耳，电流从沿极耳到集流盘横向传输变为集流体纵向传输，整个导电长度由1860或者2170铜箔长度的800～1000mm变成了80mm（电池高度）。电阻降到2mΩ，内阻消耗由2W降到0.2W，直接降低一个数量级。而内阻更小，电池充放电性能也会更优越。
2.散热性更好
电动汽车的动力电池组容量很大，散热问题不容忽视。传统带极耳的电池触电的地方比较小，不利于电流传导，电池充放电时极易导致极耳和极耳连接处局部热量过大。
无极耳设计将整个正/负极集流体变成极耳，电流传输和发热更均匀，所以散热性相对来说就会更好，均匀的温度控制也是延长电池寿命的关键点之一。
3.能量密度和电池容量得到提升（相较于之前的2170电池）
能量密度分为质量能量密度和体积能量密度。无极耳设计，让4680单体能量提升了5倍，单体能量密度约300Wh/kg，电池组能量密度为217Wh/kg。能量密度的提升，增加了电池容量，从而使4680电池的续航增加了16％，成本降低了14%。
虽说无极耳设计优势明显，但也并非没有缺点。据了解，采用无极耳技术的4680电池在生产工艺上面临着诸多挑战，重点表现在分切、注液、揉平和激光焊接等环节。其中，在激光焊环节从传统两个极耳的点焊到全极耳面焊，焊接工序和焊接量都会变多，激光强度和焦距不容易控制，易焊穿烧到电池内部或者无法焊全。而这些问题直接影响着4680电池良品率的提升。
2021年7月，马斯克坦言4680电池遭遇量产瓶颈。此后，经过持续不断地改进，在2022年第三季度的电话会议上，特斯拉CEO马斯克表示：公司终于在4680电池上获得了快速发展。据悉，2022年上半年，特斯拉加州工厂生产的小批量4680电芯良品率已达92%。目前，在美国得州的奥斯汀超级工厂，特斯拉4680电池周产量已足够满足1000多个电池组的制造。
国内全极耳技术发展
国内圆柱全极耳锂离子电池最早在2003年开始萌芽，出现了正负极片单边留白、错位卷绕后形成极耳然后焊接在导电集流盘边缘的结构设计，但由于极耳形态不规则，电池生产工艺复杂，未能转化为实际产品。2009年国内开始有电池企业与装备企业共同投入圆柱全极耳研究，并真正形成了圆柱全极耳初始产品。
经过十几年的发展，国内已经形成了圆柱全极耳软连接与硬连接两种主流的连接形式，也有一端采用软连接一端采用硬连接的结合形式。
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