特斯拉Model 3铁锂电芯拆解

芝能科技出品

欧洲对中国从三元走回磷酸铁锂一直很好奇，所以德国慕尼黑工业大学工程与设计学院的Sandro Stock等人，对特斯拉Model 3所采用的方形硬壳磷酸铁锂电池《Cell teardown and characterization of an automotive prismatic LFP battery 》。

这颗电池来自于2020年12月生产的特斯拉Model 3，总能量为55 kWh，由两个25串1并和两个28串1并的电池模块组成。电池使用的是宁德时代的LFP6228082-161Ah方形LFP电池，其规格如下：标称容量161 Ah，额定电压3.2 V，内阻≤0.4mΩ，重量约3.1 Kg。内容比较多，我们先选择一些主要的内容来谈。

分析过程

在拆解过程中，通过内置显微镜拍摄了图像，将电池分解成壳体、卷芯和顶盖，并记录了各个零部件的几何尺寸。他们还进行了焊接工艺的分析，从电池顶盖制备横截面样品，检查了焊缝的各个部分。整个拆解过程详细展示了电池内部的结构和组件。

备注：逆向工程的应用方法包括称重、几何测量、横截面分析、扫描电子显微镜（SEM）和能谱X射线光谱（EDX）的材料表征、电解质表征，以及半电池和全电池的电化学分析，等等。

宁王设计的电芯采用了蝴蝶式设计，内含两个卷心，旨在最小化空隙体积（6.4%），对电池盖的剖面和显微分析，我们发现应用了多次激光焊接过程，以提供高稳定性和密封性。电极的涂层显示出很高的均匀性，厚度波动不到2微米。扫描电子显微镜图像显示出纯石墨阳极和锂铁磷酸盐阴极内的双峰粒子分布，阴极的边缘覆盖有27微米厚的氧化铝（Al2O3）绝缘层。电化学分析表明，与常见的LP572电解质相比，内含电解液的性能有所提升。在161.5Ah的标称电池容量基础上，确定了电池的重力能量密度为163Wh/kg，体积能量密度为366Wh/l。

电池结构

对特斯拉Model 3的方形硬壳磷酸铁锂电池进行了拆解和分析，使用CAD技术虚拟重建了电池的内部结构和生产过程。

电池的组装步骤如图所示，从两个卷芯开始，最后封装成电池并注入电解液。从电池盖上切割出横截面样品，观察了各个焊接部位的形貌，发现电池使用了多种激光焊接工艺，提高了电池的稳定性和密封性。电池盖上还有一个压力释放阀，用于防止电池过热时爆炸。

根据拆解结果，绘制了详细的CAD图纸，展示了电池的总体尺寸和三个截面。电池的设计目标是在保证电池质量的同时，最大化活性材料与非活性材料的比例，测得电池的容量为161.5 Ah，比能量为163 Wh/kg，体积能量密度为366 Wh/L。

审核编辑：汤梓红