电池研究高度依赖当前电动汽车电芯特性的最新数据，新型电芯形态与结构的应用进一步凸显了公开电芯表征数据的必要性。本研究通过电芯级电学表征、热性能测试，以及对单颗电芯的材料级

　　电芯拆解揭示其复杂结构：六边形对称电极集流盘、由双面均匀涂覆正负极、两层隔膜构成的无卷芯卷绕结构；并可推断采用无溶剂负极制备与涂布工艺。

　　能谱分析（EDX）、微分电压分析（DVA）、增量容量分析（ICA）及三电极测试共同证实：

　　混合脉冲功率特性（HPPC）与电化学阻抗谱（EIS）揭示内阻与阻抗随荷电状态（SOC）的典型依赖关系。

　　自 1991 年索尼实现锂离子电池商业化以来，该技术取得长足进步。凭借高能量密度、稳定性与效率，2022 年全球电动汽车保有量超 2600 万辆，同比增长 60%。

　　锂离子电池技术路线多样，涵盖不同化学体系、形态与集成方案，从常见 18650 圆柱电芯（约 3 Ah）到容量超 100 Ah 的大尺寸软包 / 方形电芯。不同方案在循环寿命、热特性、质量 / 体积能量密度及安全性方面各有优劣。

　　4680电芯规格（直径 46 mm，高度 80 mm）于 2020 年特斯拉电池日发布，用于 Model Y 车型。相比常用 18650/21700 圆柱电芯，更大尺寸 + 无极耳设计有望带来更高能量与功率能力，体积较 21700 提升 5.5 倍。

　　大圆柱电芯有望降低 Pack 组装成本：达到相同 Pack 性能所需单体数量更少，组装与串并联更简单。除特斯拉外，宝马也宣布新一代电动平台 “Neue Klasse” 将采用直径 46 mm 圆柱电芯（两种高度版本）。

　　电芯厂商通常仅披露有限参数，不公开高度复杂、耦合的制造工艺。电芯化学体系与设计随厂商、整车厂及需求而异，形成专属制造链条。

　　学术研究多在实验室或中试线开展，使用小尺寸、简化结构、手工 / 半手工工艺，研究级电芯与量产车用电芯差异显著，仅能作为有限参考。

　　大尺寸电芯趋势与量产数据匮乏，推动学术界深入研究大圆柱电芯特性。新型尺寸与无极耳结构共同决定实际表现，本研究为理解这些特性提供基础。

　　截至目前，仅有 Baazouzi 等对线 电芯开展学术研究，对比 18650/20700/21700/4680 发现：特斯拉 4680 并非完全无极耳，仅卷芯无极耳，约 25% 正极、30% 负极无缺口，导致电热传输路径较长。

　　本研究方法延续 Günter、Stock 等人对软包、方形电芯的拆解表征体系。

　　所有测试电芯均来自2022 款特斯拉 Model Y，为第一代 4680 电芯。

　　到货检查：4 颗顶部有凹痕，为拆解车辆时受力导致。残余结构胶用丙酮去除。

　　（包含：手套箱、氩气环境、铣削主轴、冷却风扇、切割工具、样品容器、记录相机）

　　(a)-(d) 电芯外观与开盖；(e) 开槽折叠负极极耳；(f) 负极集流盘；(g) 开槽折叠正极极耳；(h) 正极集流盘；(i) 拆解后的卷芯；(j)-(o) 内部结构与尺寸测量

　　拆解后测量电芯与组件尺寸，剥离正负极集流盘并测绘；解开卷芯，分离正负极与隔膜，用千分尺测厚度、卡尺测长宽；用 14mm（正极）/15mm（负极）冲孔取样，高精度称重测面密度；用异丙醇去除涂层，测量集流体厚度；计算活性物质密度。采用SEM 扫描电镜与EDS 能谱分析形貌与元素组成。

　　以金丝为参比电极构建三电极体系，组装 1/2 英寸 T 型扣式电池。正负极用丙酮 / 异丙醇脱膜，负极因干法涂层需强化处理；用碳酸二乙酯（DEC）清洗 24h 脱锂，去除部分 SEI 膜。

　　线h 除水，在手套箱内组装，电解液采用 60μL LP572（巴斯夫）。参比电极金丝经小电流预锂化，静置 2h 充分浸润；以 C/10 活化 3 圈，C/50 测伪开路电压（pOCV），50% SOC 下测 EIS（100kHz~100mHz）。

　　选取 536/828 电芯，在 25℃环境下1C/2C 恒流充电至 4.2V，静置 30min 观察降温，再以 C/3 放电至 2.5V。用红外热像仪记录顶盖、中心、底部温度，表面贴高发射率胶带消除金属反射干扰，并用 PT100 校核中心温度。

　　图 4 电学表征测试装置示意图（四线制测量、电芯夹具、电池测试仪、环境箱、安全热电偶）

　　(a) 红外相机视角；(b) 测试装置布局（热像仪、PT100、四线制夹具、贴发射率胶带的电芯）

　　电极卷绕结构：双面涂布正极 + 双面涂布负极 + 两层隔膜。负极总长 3403mm，比正长长 136mm，完全包裹正极；隔膜更长，完全包裹电极组。

　　图 9 正负极沿长度方向特性(a) 厚度；(b) 面密度；(c) 压实密度

　　本研究全面表征第一代特斯拉 4680 圆柱电芯，涵盖电芯级电热测试与材料级拆解分析，核心结论如下。

　　六角对称集流盘、无卷针卷绕、加厚壳体（结构承载）、盘式无极耳连接；正负极双面涂布，两层隔膜。

　　第一代 4680 为兼顾结构承载的保守设计，能量密度未达最优，优先保障可靠性、功率与量产性。本研究为车用大圆柱电芯的设计、仿真与工艺优化提供开源实测基础。