Saka baterei agul-agul BYD, kanggo baterei Honeycomb Energy kang bebas kobalt, lan banjur kanggo baterei sodium-ion jaman CATL, industri baterei daya wis ngalami inovasi terus. 23 September 2020 - Tesla Battery Day, CEO Tesla Elon Musk nuduhake donya baterei anyar - baterei 4680.
Sadurunge, ukuran baterei lithium silinder utamane 18650 lan 21700, lan 21700 duwe energi 50% luwih akeh tinimbang 18650.Baterei 4680 nduweni kapasitas sel kaping lima tinimbang baterei 21700, lan baterei anyar bisa nyuda biaya saben kilowatt-jam kira-kira 14% lan nambah jangkoan jelajah kanthi 16%.
Musk kanthi terang-terangan ujar manawa baterei iki bakal nggawe mobil listrik $ 25,000.
Dadi, saka ngendi asale baterei sing mbebayani iki?Sabanjure, kita analisa siji-siji.
1. Apa baterei 4680?
Cara Tesla menehi jeneng baterei daya gampang banget lan langsung.Baterei 4680, kaya jeneng kasebut, yaiku baterei silinder kanthi diameter sel siji 46mm lan dhuwuré 80mm.
Telung ukuran baterei silinder lithium-ion sing beda
Kaya sing bisa dideleng saka gambar kasebut, dibandhingake karo baterei Tesla 18650 lan baterei 21700, baterei 4680 katon kaya wong sing dhuwur lan kuwat.
Nanging baterei 4680 ora mung owah-owahan ukuran, Tesla wis nggabungake akeh teknologi anyar kanggo nambah kinerja.
Kapindho, teknologi anyar 4680 baterei
1. Desain kuping tanpa elektroda
Secara intuisi, perasaan paling gedhe saka 4680 yaiku luwih gedhe.Dadi kenapa pabrikan liyane ora nggawe baterei luwih gedhe ing jaman kepungkur.Iki amarga volume sing luwih gedhe lan energi sing luwih dhuwur, panas luwih angel dikontrol lan luwih gedhe ancaman safety saka kobong lan bledosan.
Tesla uga wis nimbang babagan iki.
Dibandhingake karo baterei silinder sadurungé, inovasi struktural paling gedhe saka baterei 4680 punika electrodeless lug, uga dikenal minangka lug lengkap.Ing baterei silinder tradisional, foil tembaga positif lan negatif lan separator aluminium foil ditumpuk lan tatu. Kanggo narik elektrods, kabel timbal sing diarani tab dilas ing rong ujung foil tembaga lan aluminium foil.
Dawane nduwurke tumpukan baterei 1860 tradisional yaiku 800mm. Njupuk foil tembaga kanthi konduktivitas sing luwih apik minangka conto, dawa tab kanggo mimpin listrik metu saka foil tembaga yaiku 800mm, sing padha karo arus sing ngliwati kabel dawa 800mm.
Miturut pitungan, resistance kira-kira 20mΩ, dawa nduwurke tumpukan baterei 2170 kira-kira 1000mm, lan resistance udakara 23mΩ.Iku bisa gampang diowahi sing film saka kekandelan padha kudu mbalek menyang baterei 4680, lan dawa nduwurke tumpukan kira 3800mm.
Ana akeh kerugian kanggo nambah dawa nduwurke tumpukan. Elektron kudu lelungan luwih adoh kanggo tekan tab ing loro ends baterei, resistance bakal nambah, lan baterei bakal luwih rentan kanggo panas.Kinerja baterei bakal mudhun lan malah nggawe masalah safety.Kanggo nyepetake jarak sing ditempuh dening elektron, baterei 4680 nggunakake teknologi kuping tanpa elektroda.
Tab electrodeless ora duwe tab, nanging dadi kabeh kolektor saiki dadi tab, jalur konduktif ora gumantung maneh ing tab, lan saiki ditransfer saka transmisi lateral ing sadawane tab menyang piring kolektor menyang transmisi longitudinal saka kolektor saiki.
Kabeh dawa konduktif wis diganti saka 800 kanggo 1000mm saka 1860 utawa 2170 tembaga foil dawa kanggo 80mm (dhuwur baterei).Resistance dikurangi dadi 2mΩ, lan konsumsi resistance internal dikurangi saka 2W dadi 0.2W, sing langsung dikurangi kanthi urutan gedhene.
Desain iki nyuda impedansi baterei lan ngrampungake masalah pemanasan baterei silinder.
Ing tangan siji, teknologi kuping electrodeless nambah area konduksi saiki, shortens jarak konduksi saiki, lan nemen nyuda resistance internal baterei; abang saka resistance internal bisa nyuda fénoména nutup kerugian saiki lan ndawakake umur baterei; abang saka resistance uga bisa nyuda generasi panas, lan lapisan konduktif elektroda Area kontak efektif antarane lapisan lan tutup mburi baterei bisa tekan 100%, kang bisa nambah kapasitas boros panas.
Baterei 4680 nganggo teknologi kuping electrodeless anyar babagan struktur sel, sing bisa nyuda biaya lan nambah efisiensi.Ing tangan liyane, proses welding saka tab wis tilar, efficiency produksi wis apik, lan tingkat cacat disebabake welding bisa suda ing wektu sing padha.
Diagram skematis monopole lan struktur full-pole
2. Digabungake karo teknologi CTC
Umumé, luwih gedhe ukuran baterei, luwih sithik baterei sing kudu dipasang ing kendaraan sing padha.Kanthi 18650 sel, Tesla mbutuhake 7100 sel.Yen sampeyan nggunakake 4680 batre, sampeyan mung perlu 900 batre.
Baterei sing luwih sithik, luwih cepet bisa dirakit, efisiensi sing luwih dhuwur, luwih sithik kemungkinan masalah ing tautan perantara, lan rega sing luwih murah.Miturut Tesla, 4680 gedhe bisa nyuda rega produksi baterei nganti 14%.
Kanggo nambah kapadhetan energi saka paket baterei, baterei 4680 bakal digabungake karo teknologi CTC (Cell to Chassis).Iku kanggo nggabungake sel baterei langsung menyang sasis.Kanthi ngilangi modul lan paket baterei kanthi lengkap, sel baterei dadi luwih kompak, jumlah bagean baterei bakal suda banget, lan panggunaan ruang sasis uga bakal saya apik.
CTC nduweni syarat tartamtu babagan kekuatan struktural baterei. Baterei dhewe kudu nanggung akeh kekuwatan mekanik. Dibandhingake karo baterei 18650 lan 2170, baterei siji 4680 nduweni kekuatan struktur sing luwih gedhe lan kekuatan struktur sing luwih dhuwur, lan baterei cangkang persegi umum yaiku cangkang aluminium. Nihan 4680 digawe saka stainless steel, lan kekuatan struktural gawan dijamin.
Dibandhingake karo baterei kothak kothak, tata letak baterei silinder bakal luwih fleksibel, bisa ngganti menyang macem-macem chassis beda, lan bisa luwih apik digabungake karo situs.
Miturut riset lan paukuman saka "EMF", teknologi CTC tuyere saka kendaraan energi anyar ing 2022, lan iku uga garpu ing dalan.
Integrasi baterei menyang awak bisa nggawe pangopènan kendaraan arang banget rumit, lan baterei angel kanggo ngganti independen.Rega layanan sawise dodolan bakal mundhak, lan biaya kasebut bakal langsung diterusake menyang konsumen, kayata biaya asuransi.Senajan Musk claims sing padha wis dirancang ril repair sing bisa Cut lan diganti, iku bakal njupuk wektu kanggo ndeleng carane uga bakal bisa.
Akeh perusahaan mobil wis ngusulake solusi teknis CTC dhewe, amarga ora mung rearranges baterei, nanging uga kudu ngganti struktur awak.Iki ana gandhengane karo pembagian maneh tenaga kerja ing rantai pasokan industri sing gegandhengan.
CTC mung rute teknis.Iku awak baterei terpadu, unchanged disassembly.Ana teknologi liyane saka iku - ngganti baterei.Teknologi swap baterei gampang dibongkar, nanging baterei menehi kontribusi gedhe kanggo kekuwatan baterei.Cara kanggo milih loro rute iki game antarane supplier baterei lan OEMs.
teknologi CTC digabungake karo 4680 baterei
3. Inovasi ing proses produksi baterei, bahan katoda lan anoda
Tesla bakal nggunakake proses elektroda baterei garing, tinimbang nggunakake pelarut, jumlah cilik (kira-kira 5-8%) saka binder PTFE bubuk sacoro apik dicampur karo bubuk elektroda positif / negatif, liwati liwat extruder kanggo mbentuk Strip tipis saka materi elektroda, lan banjur A Strip saka materi elektroda iki laminated menyang kolektor saiki foil logam kanggo mbentuk elektroda rampung.
Baterei sing diprodhuksi kanthi cara iki luwih ramah lingkungan.Lan proses iki bakal nambah Kapadhetan energi saka baterei lan ngurangi konsumsi energi produksi dening 10 kaping.Teknologi elektroda garing bisa dadi pathokan teknologi kanggo generasi sabanjure.
Teknologi elektroda garing baterei Tesla 4680
Ing babagan bahan katoda, Tesla ujar manawa uga bakal ngilangi unsur kobalt ing katoda.Kobalt larang lan langka.Iki mung bisa ditambang ing sawetara negara ing donya, utawa ing negara-negara Afrika sing ora stabil kaya Kongo.Yen baterei pancen bisa mbusak unsur kobalt, bisa diarani minangka inovasi teknologi utama.
kobalt
Ing babagan bahan anoda, Tesla bakal miwiti nganggo bahan silikon lan nggunakake luwih akeh silikon kanggo ngganti grafit sing saiki digunakake.Kapasitas spesifik teoritis elektroda negatif adhedhasar silikon nganti 4200mAh / g, sing sepuluh kaping luwih dhuwur tinimbang elektroda negatif grafit.Nanging, elektroda negatif adhedhasar silikon uga duwe masalah kayata ekspansi volume silikon sing gampang, konduktivitas listrik sing kurang, lan mundhut muatan-muatan awal sing gedhe.
Mulane, dandan kinerja bahan bener kanggo nemokake imbangan antarane Kapadhetan energi lan stabilitas, lan produk anoda basis silikon saiki doped karo silikon lan grafit kanggo nggunakake gabungan.
Tesla plans kanggo dhasar ngganti malleability saka lumahing silikon kanggo nggawe kurang rentan kanggo breakage, teknologi sing ora mung ngidini baterei kanggo ngisi luwih cepet, nanging uga nambah urip baterei 20 persen.Tesla menehi jeneng materi anyar "Tesla Silicon", lan biaya $ 1,2 / KWh, sing mung siji-sepersepuluh saka proses silikon terstruktur sing ana.
Anode basis silikon dianggep minangka bahan anoda baterei lithium generasi sabanjure.
Sawetara model ing pasar wis wiwit nggunakake bahan anoda berbasis silikon.Model kayata Tesla Model 3 wis nggabungake jumlah silikon cilik ing elektroda negatif.Bubar, model GAC AION LX Plus diluncurake. Versi Qianli dilengkapi teknologi baterei chip anoda silikon karang, sing bisa nggayuh umur baterei 1,000 kilometer.
4680 baterei silikon anode
Kanggo nyimpulake kaluwihan teknologi baterei 4680 yaiku bisa nambah kinerja nalika nyuda biaya.
3. Dampak adoh saka 4680 baterei
Baterei 4680 dudu revolusi teknologi subversif, dudu terobosan ing kapadhetan energi, nanging luwih saka inovasi ing teknologi proses.
Nanging, didorong dening Tesla, kanggo pola pasar energi anyar saiki, produksi 4680 baterei bakal ngganti pola baterei sing ana.Industri kasebut mesthi bakal nyebabake gelombang baterei silinder volume gedhe.
Miturut laporan, Panasonic ngrancang miwiti produksi massal 4680 baterei kapasitas gedhe kanggo Tesla ing awal 2023.Investasi anyar bakal nganti 80 milyar yen (kira-kira US $ 704 yuta).Samsung SDI lan LG Energy uga wis melu pangembangan baterei 4680.
Domestik, Yiwei Lithium Energy ngumumake yen anak perusahaan Yiwei Power ngrancang mbangun baris produksi baterei silinder gedhe 20GWh kanggo kendaraan penumpang ing Zona Teknologi Tinggi Jingmen. Baterai BAK lan Honeycomb Energy uga bakal mlebu ing lapangan baterei silinder gedhe. BMW lan CATL uga aktif masang baterei silinder gedhe, lan pola dhasar wis ditemtokake.
Layout Baterei Silinder Produsen Baterei
Papat, gaya elektromotif duweni pitutur
Inovasi struktural baterei silinder gedhe temtu bakal ningkataké pangembangan industri baterei daya. Ora gampang kaya mung nganyarke saka baterei kaping 5 menyang baterei kaping 1. Awak lemu duwe pitakonan gedhe.
Biaya baterei meh 40% saka biaya kabeh kendaraan. Pentinge baterei minangka "jantung" wis jelas.Nanging, kanthi popularitas kendaraan energi anyar, panjaluk baterei mundhak saben dina, lan rega bahan mundhak. Inovasi baterei wis dadi cara sing penting kanggo perusahaan mobil berkembang.
Kanthi pangembangan teknologi sing gegandhengan karo baterei, kendharaan listrik sing terjangkau wis cedhak!
Wektu kirim: Jun-13-2022