摘要

4680方向上，可以通過各種工具來進行計算，來迭代直徑和高度的最優解。

在電池設計中，由于圓柱也是Z向高度敏感型，所以如果考慮電池包的厚度、內部間距和排煙通道等設計考慮，圓柱的體積成組率大約在下圖1的范圍。

隨著7月4680的穩定發展，對于材料段需求也在逐步往上拉，預估從Q3開始4680相關的產業鏈的拉動效果開始了。

▲圖1. 4680的體積使用率的計算

Part 1 專利中的一些說明

排煙通道和底部的考慮

正常的底部設計，是一定要考慮底部的球擊考慮的，也就是說下箱體結構（我們觀察到目前4680的底板很平），所以這里在模組層面可能會用蜂窩狀結構，盡可能吸收并分散來自車輛底部的撞擊能量，以減緩給電芯帶來的損壞。

▲圖2. 底部球擊的考慮

因此假設在整個過程中，主要考慮兩個維度：一個是電芯在XY方向上的投影面積，主要是看圓柱電池在多個電芯之間的浪費的間隙有多少；一個是在Z方向上的利用率，就是考慮電氣連接、組合板、排氣通道和緩沖區域需要多少距離。

▲圖3. 在兩個方向上的考慮

在設計中裝載電芯的支架可以起到結構支撐電芯的功能，可以在熱失控的時候起到熱阻隔的功能，讓電芯噴出來的熔渣掉下去。

▲圖4. 結構支架的作用

結構膠和散熱

在Model S Plaid里面，我們看到包裹在電芯四周的結構膠用于定位電芯和約束電芯，以應對外界的慣性沖擊和震動載荷，其實這里還是有很多的作用的，結構膠還能起到散熱功能，并能提供與主動冷卻系統（蛇形冷卻管）并行的散熱通道。在圓柱電池里面，蛇形冷卻管其實作用很大，一方面提供了交叉流通提供了水冷通道，一方面能起到對電芯的限位作用。

▲圖5. 對應的專利結構圖

其他有趣的地方是，由于設計方面的改變，4680電芯的鋼殼是不帶電的，因此不需要再額外增加絕緣材料，可以讓電池系統體積利用率盡可能的提高。

Part 2 計算過程

在遞進的計算過程中，由于圓柱本身的面積是可以計算的，所以在一定的邊界框架下進行計算：

是否考慮X和Y方向的壁厚

兩個方向上邊沿和圓柱電池的間距

根據這里就可以計算出X和Y方向上有效的間距，然后把X和Y方面最大的可布置的電芯數量放進去。

▲圖6. 電池包的XY值

根據這個數據，可以估算出在XY方向的有效使用率：

▲圖7. 分解為XY方向和Z方向的過程利用率

小結：4680方向上，可以通過各種工具來進行計算，來迭代直徑和高度的最優解，這個過程其實比想象的要簡單一些，根據尺寸鏈的約束去排布，其實很容易能得到結果的。這種利用率類的都是物理上可以檢驗的，動動手算算。

審核編輯 ：李倩