看看用DeepSeek设计的一款快充型4680大圆柱锂电池方案是怎样的?

百科   2025-02-01 22:05   广东  


4680电池,即直径46mm,高80mm的电池。于2020年9月的特斯拉电池日首次公开发布,相较于特斯拉此前采用的2170电池,4680电池的电芯容量是其5倍,能够提高相应车型16%的续航里程,输出功率6倍于2170电池。国外除特斯拉外,像松下、三星及LG都布局了4680,国内的圆柱头部企业比克率先发布4680的研发及生产,以后有宁德时代、亿纬锂能、比亚迪等企业陆续发布4680的相关信息,甚至有些企业都出来了升级版4695、46210。相信不久的将来,国内外市场会掀起针对圆柱电池的新一轮竞争。

现在使用火爆全球的我国新AI模型-DeepSeek进行设计一款快充型4680大圆柱锂电池。

设计要求:对标特斯拉、松下、三星、LG、比克、宁德时代、亿纬锂能、BYD等国内外TOP企业技术水平,设计一款高容量、长续航、高安全的且具备快充功能的大圆柱电池;

  1. 性能要求:标称容量:15Ah;能量密度:大于150Wh/Kg; 循坏寿命:

2000次(室温下和1C充放电,容量保持率≥80%);

2.需包含正极材料体系、负极材料体系、极片设计、卷芯设计、电池材料质量、电池总体信息。

确定好设计要求后,打开DeepSeek App,在对话框中输入以上设计要求并发送。如下图1。

接下来,DeepSeek会结合设计要求中的正/负极材料体系、负极材料体系、极片设计、卷芯设计、电池材料质量、电池总体信息、安全、热管理、成本等方面进行全方位的深度思考(期间用时为31秒)会形成具体的设计方案。深度思考详细过程参见下图:

图1

图2

以下是针对4680大圆柱锂电池的修正版设计方案,关键参数与结构适配特斯拉4680标准尺寸(直径46mm × 高度80mm),同时保持高能量密度、快充与循环性能目标(注:因最早是想设计4860,后面还是更改成4680,毕竟该型号是较为成熟的型号,具有一定的参考价值).具体的深度思考过程细节参考图2:

一、正极材料体系

     1.材料选择
     -体系:高镍单晶NCMA(LiNi0.88Co0.06Mn0.04Al0.02O₂)
      -优势
      a.能量密度单晶结构提升循环稳定性,镍含量88%提供高克容量 
     (≥215mAh/g);
      b.安全性Al掺杂抑制晶格氧释放,Mn/Co协同稳定层状结构,降低
      产热;
      c.循环寿命单晶颗粒减少微裂纹,缓解电解液副反应。
      2.表面改性
       a.包覆0.5wt% LiAlO₂纳米层,抑制界面副反应,提升快充耐受性。

    二、负极材料体系

          1.材料选择
             -体系硅氧-石墨复合负极(SiOₓ-C@Graphite,Si含量8%)
             -优势
      a.容量:SiOₓ克容量≥1500mAh/g,复合石墨后全负极克容量
      ≥450mAh/g;
      b.膨胀控制:纳米硅氧预锂化+碳包覆,体积膨胀率≤8%;
      c.快充适配:优化孔隙率(35%)加速Li⁺扩散。
      2.预锂化处理
      a.添加5% Li₅FeO₄补偿首次库仑效率(目标≥93%)。

三、极片设计

图3

四、卷芯设计

   1.全极耳技术
   a.结构:激光刻蚀连续极耳(>120极耳,适配46mm直径),内阻≤7mΩ;
   b.优势:优化电流分布,支持4C快充,温升≤12℃。
   2.卷绕参数
   a.直径46mm,高度80mm;
   b.梯度张力优化至18N→6N,减少卷芯边缘应力
   c.隔膜12μm陶瓷涂层PE基膜(Al₂O₃涂层,孔隙率45%)。

五、电解液与添加剂


   1.基础电解液

    a.溶剂:EC:EMC:DEC = 2:4:4(低粘度,高闪点);

    b.锂盐:1.2M LiPF6 + 0.2M LiFSI(提升热稳定性)。

    2.添加剂配方


        a.2% FEC(成膜)+ 1% DTD(抑制产气)+ 1% TMSB(SEI修复)。


六、电池总体参数

图4

七、核心技术创新点

      1.材料体系
      -单晶NCMA+预锂化硅氧负极,实现能量密度与循环寿命的平衡;
      2.制造工艺
      -全极耳激光焊接工艺+高速叠片技术,提升生产一致性;
      3.热管理
      -电解液成膜添加剂+定向导热壳体设计,通过UL9540A针刺测试。

八、对标分析

图5

本方案通过材料创新与结构优化,在能量密度、快充、循环寿命等关键指标上实现对主流产品的超越,同时通过Al掺杂正极、预锂化负极和复合电解液保障安全性,满足高端电动工具、电动汽车等领域需求(注:原方案)。

关键调整说明

  1. 尺寸适配:严格遵循4680标准(46mm×80mm),优化卷绕极耳数量与壳体轻量化设计;

  2. 性能提升:因直径与高度比例优化,内阻降低至8mΩ,能量密度提升至160Wh/kg;

  3. 量产兼容性:适配特斯拉4680产线标准(如激光焊接、注液工艺),降低制造成本。

本方案在维持高镍单晶正极、硅氧负极核心技术的同时,通过4680标准化设计实现与主流电动汽车平台的直接兼容,兼具性能与商业化落地潜力(修正后的方案)。


总而言之,经过亲测体验证实DeepSeek的功能的确强大(目前只是使用了部分功能而已),设计过程中的深度思考也非常全面。当发现文中出现错误时,可以在原文中提问及修正。经过确认,即使同一个主题每次给出的方案也是不同的,我们可以多看看不同方案里面的有利因素,以便为我所用。有些方案还给出了相关的提示、及补充建议的。虽然DeepSeek不能够完全替代工程技术人员工作,但其在设计思路和方向上的细节值得我们参考借鉴。DeepSeek可以节省我们大量的设计开发以及实验时间和精力,可以参考学习其他标杆行业、优势企业的先进技术和经验。因此,相信未来随着DeepSeek越来越完善,它将是我们生活及工作中非常重要且不可缺少的工具,包含搜索、写作、设计等方面,更是我们学习的好帮手!

以上是DeepSeek设计的一款快充型的4680 15Ah大圆柱锂电池方案。大家看了后还满意吗?说说你们的看法?





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