Fan 'e blêdbatterij fan BYD, nei de kobaltfrije batterij fan Honeycomb Energy, en dan nei de natrium-ionbatterij fan it CATL-tiidrek, hat de yndustry foar machtbatterijen trochgeande ynnovaasje ûnderfûn. 23 septimber 2020 - Tesla Battery Day, Tesla CEO Elon Musk liet de wrâld in nije batterij sjen - de 4680 batterij.
Earder wiene de maten fan silindryske lithiumbatterijen benammen 18650 en 21700, en 21700 hie 50% mear enerzjy as 18650.De 4680-batterij hat fiif kear de selkapasiteit fan 'e 21700-batterij, en de nije batterij kin de kosten per kilowatt-oere mei sawat 14% ferminderje en it krúsberik mei 16% ferheegje.
Musk ferklearre bot dat dizze batterij in elektryske auto fan $ 25.000 mooglik makket.
Dus, wêr kaam dizze bedrige batterij wei?Dêrnei analysearje wy se ien foar ien.
1. Wat is in 4680 batterij?
De manier fan Tesla om machtbatterijen te neamen is heul ienfâldich en rjochtlinich.De 4680-batterij, lykas de namme al fermoeden docht, is in silindryske batterij mei in single-seldiameter fan 46mm en in hichte fan 80mm.
Trije ferskillende maten fan lithium-ion silindryske batterijen
Lykas op 'e foto te sjen is, yn ferliking mei Tesla's orizjinele 18650-batterij en 21700-batterij, liket de 4680-batterij op in lange en sterke man.
Mar de 4680-batterij is net allinich in grutte feroaring, Tesla hat in protte nije technology opnommen om prestaasjes te ferbetterjen.
Twad, de nije technology fan 4680 batterij
1. Electrodeless ear design
Yntuïtyf is it grutste gefoel fan 'e 4680 dat it grutter is.Dat wêrom makken oare fabrikanten de batterij yn it ferline net grutter.Dit komt om't hoe grutter it folume en hoe heger de enerzjy, de waarmte is dreger te kontrolearjen en hoe grutter de feiligensbedriging fan brân en eksploazje.
Tesla hat dit blykber ek yn rekken brocht.
Yn ferliking mei de foarige silindryske batterij is de grutste strukturele ynnovaasje fan 'e 4680-batterij de elektrodeloze lug, ek wol bekend as de folsleine lug.Yn in tradisjonele silindryske batterij wurde de positive en negative koperfolies en de aluminiumfolie-skieding steapele en wûn. Om de elektroden út te tekenjen, wurdt in leaddraad neamd de ljepper oan 'e twa einen fan' e koperfolie en de aluminiumfolie laske.
De kronkellange fan in tradisjonele 1860-batterij is 800 mm. Troch de koperfolie mei bettere konduktiviteit as foarbyld te nimmen, is de lingte fan 'e ljeppers om de elektrisiteit út' e koperfolie te lieden 800 mm, wat lykweardich is oan de stroom dy't troch de 800 mm lange draad giet.
Troch berekkening is de wjerstân sawat 20mΩ, de kronkellange fan 'e 2170-batterij is sawat 1000mm, en de wjerstân is sawat 23mΩ.It kin maklik wurde konvertearre dat de film fan deselde dikte moat wurde rôle yn in 4680-batterij, en de kronkellange is sawat 3800mm.
D'r binne in protte neidielen foar it fergrutsjen fan de kronkellange. De elektroanen moatte in langere ôfstân reizgje om de ljeppers oan beide einen fan 'e batterij te berikken, it ferset sil tanimme, en de batterij sil mear gefoelich wêze foar waarmte.De prestaasjes fan 'e batterij sille degradearje en sels feiligensproblemen meitsje.Om de ôfstân dy't troch de elektroanen reizge is te koartsjen, brûkt de 4680-batterij elektrodeloze eartechnology.
De electrodeless ljepper hat gjin ljeppers, mar feroaret de hiele hjoeddeistige samler yn in ljepper, it conductive paad is net mear ôfhinklik fan 'e ljepper, en de stroom wurdt oerbrocht fan de laterale oerdracht lâns de ljepper nei de samler plaat nei de longitudinale oerdracht fan de hjoeddeiske samler.
De hiele conductive lingte is feroare fan 800 nei 1000mm fan 1860 of 2170 koper folie lingte nei 80mm (batterij hichte).De wjerstân wurdt ferlege nei 2mΩ, en de ynterne wjerstân konsumpsje wurdt fermindere fan 2W nei 0,2W, dat wurdt direkt fermindere troch in folchoarder fan grutte.
Dit ûntwerp ferminderet de impedânsje fan 'e batterij sterk en lost it ferwaarmingsprobleem fan' e silindryske batterij op.
Oan 'e iene kant fergruttet de electrodeless ear technology it hjoeddeiske conduction gebiet, koarter de hjoeddeiske conduction ôfstân, en sterk ferminderet de ynterne wjerstân fan de batterij; de fermindering fan 'e ynterne wjerstân kin it aktuele offsetfenomeen ferminderje en de batterijlibben ferlingje; de fermindering fan it ferset kin ek ferminderjen de waarmte generaasje, en de elektrodes conductive coating.
De 4680-batterij oannimt in nij type elektrodeloze eartechnology yn termen fan selstruktuer, dy't kosten kin ferminderje en effisjinsje ferheegje.Oan 'e oare kant wurdt it lasproses fan' e ljeppers weilitten, de produksje-effisjinsje wurdt ferbettere, en it defektrate feroarsake troch welding kin tagelyk wurde fermindere.
Skematyske diagram fan monopoal en folsleine pole struktuer
2. Kombinearre mei CTC technology
Algemien sprutsen, hoe grutter de batterijgrutte, hoe minder batterijen moatte wurde ynstalleare yn itselde auto.Mei 18650 sellen hat in Tesla 7100 sellen nedich.As jo 4680 batterijen brûke, hawwe jo allinich 900 batterijen nedich.
Hoe minder de batterijen, de flugger se kinne wurde gearstald, hoe heger de effisjinsje, de minder kâns op problemen yn 'e tuskenlizzende keppelings, en de goedkeaper de priis.Neffens Tesla kin de grutte 4680 de produksjepriis fan batterijen mei 14% ferminderje.
Om de enerzjytichtens fan it batterijpakket te ferbetterjen, sil de 4680-batterij kombineare wurde mei CTC (Cell to Chassis) technology.It is om de batterijsellen direkt yn it chassis te yntegrearjen.Troch it folslein fuortsmiten fan de modules en batterij packs, de batterij sellen wurde kompakter, it oantal batterij dielen wurdt gâns fermindere, en de romte benutten fan it chassis wurdt ek gâns ferbettere.
CTC hat bepaalde easken oangeande de strukturele sterkte fan 'e batterij. De batterij sels moat in protte meganyske krêft drage. Yn ferliking mei de 18650 en 2170 batterijen hat de 4680 single batterij in gruttere strukturele sterkte en hegere strukturele sterkte, en de algemiene fjouwerkante shell batterij is in aluminium shell. De 4680 shell is makke fan roestfrij stiel, en de ynherinte strukturele sterkte wurdt garandearre.
Yn ferliking mei de fjouwerkante shell-batterij sil de yndieling fan 'e silindryske batterij fleksibeler wêze, kin oanpasse oan in ferskaat oan ferskate chassis, en kin better kombineare wurde mei de side.
Neffens it ûndersyk en it oardiel fan "EMF", is CTC technology de tuyere fan nije enerzjy vehicles yn 2022, en it is ek in foarke yn 'e dyk.
De yntegraasje fan 'e batterij yn it lichem kin it ûnderhâld fan' e auto ekstreem yngewikkeld meitsje, en de batterij is dreech selsstannich te ferfangen.Nei-ferkeap tsjinst prizen sille tanimme, en dizze kosten wurde direkt trochjûn oan konsuminten, lykas fersekeringskosten.Hoewol't Musk beweart dat se hawwe ûntwurpen reparaasje rails dy't kin wurde snije en ferfongen, it sil nimme tiid om te sjen hoe goed it sil wurkje.
In protte autobedriuwen hawwe har eigen technyske oplossingen foar CTC foarsteld, om't it net allinich de batterij opnij regelet, mar ek de lichemstruktuer moat feroarje.Dit is relatearre oan de weryndieling fan arbeid yn 'e leveringsketen fan besibbe yndustry.
CTC is gewoan in technyske rûte.It is in batterij lichem yntegrearre, net feroare disassembly.D'r is in oare technology tsjinoer it - batterijwikseling.De batterij swap technology is maklik te disassemble, mar de batterij makket in grutte bydrage oan de batterij sterkte.Hoe te kiezen dizze twa rûtes is in spultsje tusken batterij leveransiers en OEMs.
CTC technology kombinearre mei 4680 batterij
3. Ynnovaasje yn batterij produksje proses, kathode en anode materialen
Tesla sil it proses fan droege batterijelektroden brûke, ynstee fan in solvent te brûken, wurdt in lyts bedrach (sawat 5-8%) fan in fyn poederde PTFE-bynmiddel mingd mei posityf / negatyf elektrodepoeder, troch in extruder brocht om in tinne strip te foarmjen fan elektrodes materiaal, en dan In strip fan elektrodes materiaal waard Laminated oan in metalen folie hjoeddeistige samler te foarmjen de klear elektrodes.
De op dizze manier produsearre batterij is miljeufreonliker.En dit proses sil de enerzjytichtens fan 'e batterij ferheegje en it enerzjyferbrûk fan produksje mei 10 kear ferminderje.Droege elektrodestechnology sil wierskynlik de technologyske benchmark wurde foar de folgjende generaasje.
Tesla 4680 batterij droege elektrodes technology
Wat katodematerialen oanbelanget, sei Tesla dat it ek it kobalt-elemint yn 'e katode sil fuortsmite.Kobalt is djoer en min.It kin allinich yn heul pear lannen yn 'e wrâld minen wurde, of yn ynstabile Afrikaanske lannen lykas Kongo.As de batterij kin echt fuortsmite de kobalt elemint, it kin sein wurde in grutte technologyske ynnovaasje.
Kobalt
Wat anodematerialen oanbelanget, sil Tesla begjinne mei silisiummaterialen en mear silisium brûke om it grafyt dat op it stuit brûkt wurdt te ferfangen.De teoretyske spesifike kapasiteit fan de silisium-basearre negative elektrodes is sa heech as 4200mAh / g, dat is tsien kear heger as dy fan de grafyt negative elektrodes.Silisium-basearre negative elektroden hawwe lykwols ek problemen lykas maklike folume-útwreiding fan silisium, minne elektryske konduktiviteit, en grutte initial lading-ûntladingsferlies.
Dêrom is de prestaasjesferbettering fan materialen eins in lykwicht te finen tusken enerzjytichtens en stabiliteit, en de hjoeddeistige silisium-basearre anodeprodukten wurde doped mei silisium en grafyt foar komposite gebrûk.
Tesla is fan plan om de malleability fan it silisium-oerflak yn prinsipe te feroarjen om it minder gefoelich te meitsjen foar brekken, in technology dy't net allinich batterijen rapper makket, mar ek de batterijlibben mei 20 prosint fergruttet.Tesla neamde it nije materiaal "Tesla Silicon", en de kosten binne $ 1.2 / KWh, dat is mar ien tsiende fan it besteande strukturearre silisiumproses.
Silisium-basearre anodes wurde beskôge as de folgjende-generaasje lithium batterij anode materialen.
In pear modellen op 'e merke binne begon te brûken silisium-basearre anodematerialen.Modellen lykas de Tesla Model 3 omfetsje al lytse hoemannichten silisium yn 'e negative elektrode.Koartlyn waard it GAC AION LX Plus-model lansearre. De Qianli ferzje is foarsjoen fan spons silisium anode chip batterij technology, dat kin berikke 1.000 kilometer fan batterij libben.
4680 batterij silisium anode
Om de foardielen fan 4680-batterijtechnology te summjen is dat it de prestaasjes kin ferbetterje wylst de kosten ferminderje.
3. De fiergeande ynfloed fan 4680 batterijen
De 4680-batterij is gjin subversive technologyske revolúsje, gjin trochbraak yn enerzjytichtens, mar mear in ynnovaasje yn prosestechnology.
Lykwols, oandreaun troch Tesla, foar it hjoeddeistige patroan fan 'e nije enerzjymerk, sil de produksje fan 4680-batterijen it besteande batterijpatroan feroarje.De yndustry sil ûnûntkomber in weach fan grutte folume silindryske batterijen útsette.
Neffens rapporten is Panasonic fan plan om begjin 2023 massaproduksje te begjinnen fan 4680 batterijen mei grutte kapasiteit foar Tesla.De nije ynvestearring sil sa heech wêze as 80 miljard yen (sawat US $ 704 miljoen).Samsung SDI en LG Energy hawwe ek meidien oan 'e ûntwikkeling fan' e 4680-batterij.
Ynternasjonaal kundige Yiwei Lithium Energy oan dat har dochterûndernimming Yiwei Power fan plan is in 20GWh grutte silindryske batterijproduksjeline te bouwen foar passazjiersauto's yn Jingmen High-tech Zone. BAK Battery and Honeycomb Energy sil ek yngean op it mêd fan grutte silindryske batterijen. BMW en CATL brûke ek aktyf grutte silindryske batterijen, en it basispatroan is bepaald.
Batterij Manufacturers 'Sylindryske Batterij Layout
Fjirde hat de elektromotoryske krêft wat te sizzen
De strukturele ynnovaasje fan de grutte silindryske batterij sil sûnder mis befoarderje de ûntwikkeling fan de macht batterij yndustry. It is net sa ienfâldich as gewoan opwurdearje fan 'e 5e batterij nei de 1e batterij. Syn fet lichem hat grutte fragen.
De kosten fan 'e batterij binne tichtby 40% fan' e kosten fan 'e heule auto. It belang fan 'e batterij as it "hert" is fanselssprekkend.Mei de populariteit fan nije enerzjyauto's nimt de fraach nei batterijen lykwols dei ta dei ta, en de priis fan materialen nimt ta. De ynnovaasje fan batterijen is in wichtige manier wurden foar autobedriuwen om te ûntwikkeljen.
Mei de ûntwikkeling fan batterij-relatearre technologyen binne betelbere elektryske auto's krekt om 'e hoeke!
Post tiid: Jun-13-2022