BYD-ის პირის ბატარეიდან დაწყებული Honeycomb Energy-ის კობალტისგან თავისუფალი ბატარეებით და შემდეგ CATL-ის ეპოქის ნატრიუმ-იონური ბატარეებით, ელექტრო ბატარეების ინდუსტრიამ განიცადა უწყვეტი ინოვაცია. 2020 წლის 23 სექტემბერი - Tesla-ს ბატარეის დღე, Tesla-ს აღმასრულებელმა დირექტორმა ელონ მასკმა აჩვენა მსოფლიოს ახალი ბატარეა - 4680 ბატარეა.
ადრე ცილინდრული ლითიუმის ბატარეების ზომები იყო ძირითადად 18650 და 21700, ხოლო 21700-ს ჰქონდა 50%-ით მეტი ენერგია ვიდრე 18650.4680 ბატარეას აქვს ხუთჯერ მეტი სიმძლავრე 21700 ბატარეაზე და ახალ ბატარეას შეუძლია შეამციროს თითო კილოვატ საათში ღირებულება დაახლოებით 14% -ით და გაზარდოს კრუიზირების დიაპაზონი 16% -ით.
მასკმა პირდაპირ განაცხადა, რომ ეს ბატარეა შესაძლებელს გახდის 25000 დოლარის ღირებულების ელექტრო მანქანას.
მაშ, საიდან გაჩნდა ეს საშიში ბატარეა?შემდეგი, ჩვენ ვაანალიზებთ მათ სათითაოდ.
1. რა არის 4680 ბატარეა?
ელექტრო ბატარეების დასახელების ტესლას გზა ძალიან მარტივი და მარტივია.4680 ბატარეა, როგორც სახელიდან ჩანს, არის ცილინდრული ბატარეა ერთი უჯრედის დიამეტრით 46 მმ და სიმაღლე 80 მმ.
სამი განსხვავებული ზომის ლითიუმ-იონური ცილინდრული ბატარეები
როგორც სურათიდან ჩანს, Tesla-ს ორიგინალურ 18650 ბატარეასთან და 21700 ბატარეასთან შედარებით, 4680 ბატარეა ჰგავს მაღალ და ძლიერ კაცს.
მაგრამ 4680 ბატარეა არ არის მხოლოდ ზომის შეცვლა, Tesla-მ მრავალი ახალი ტექნოლოგია ჩართო მუშაობის გასაუმჯობესებლად.
მეორე, 4680 ბატარეის ახალი ტექნოლოგია
1. უელექტრო ყურის დიზაინი
ინტუიციურად, 4680-ის ყველაზე დიდი გრძნობა არის ის, რომ ის უფრო დიდია.მაშ, რატომ არ ადიდებდნენ სხვა მწარმოებლებს ბატარეა წარსულში.ეს იმიტომ ხდება, რომ რაც უფრო დიდია მოცულობა და რაც უფრო მაღალია ენერგია, სითბოს კონტროლი უფრო რთულია და მით უფრო დიდია უსაფრთხოების საფრთხე დამწვრობისა და აფეთქებისგან.
როგორც ჩანს, Tesla-მაც გაითვალისწინა ეს.
წინა ცილინდრულ ბატარეასთან შედარებით, 4680 ბატარეის ყველაზე დიდი სტრუქტურული ინოვაციაა ელექტროდის გარეშე, ასევე ცნობილი როგორც სრული სამაგრი.ტრადიციულ ცილინდრულ ბატარეაში, დადებითი და უარყოფითი სპილენძის ფოლგა და ალუმინის ფოლგის გამყოფი დაწყობილია და იჭრება. ელექტროდების ამოღების მიზნით, ტყვიის მავთული, რომელსაც ეწოდება ჩანართი, შედუღებულია სპილენძის ფოლგისა და ალუმინის ფოლგის ორ ბოლოზე.
ტრადიციული 1860 წლის ბატარეის გრაგნილის სიგრძე 800 მმ-ია. მაგალითად, უკეთესი გამტარობის მქონე სპილენძის ფოლგას, ჩანართების სიგრძე სპილენძის ფოლგადან ელექტროენერგიის გამოსაყვანად არის 800 მმ, რაც უდრის 800 მმ სიგრძის მავთულში გამავალ დენს.
გაანგარიშებით, წინააღმდეგობა არის დაახლოებით 20mΩ, 2170 ბატარეის გრაგნილის სიგრძე დაახლოებით 1000 მმ, ხოლო წინააღმდეგობა დაახლოებით 23mΩ.ადვილად შეიძლება გარდაიქმნას, რომ იგივე სისქის ფილმი უნდა შემოვიდეს 4680 ბატარეაში, ხოლო გრაგნილის სიგრძე არის დაახლოებით 3800 მმ.
გრაგნილის სიგრძის გაზრდას ბევრი მინუსი აქვს. ელექტრონებს უფრო დიდი მანძილის გავლა სჭირდებათ, რათა მიაღწიონ ბატარეის ორივე ბოლოში არსებულ ჩანართებს, წინააღმდეგობა გაიზრდება და ბატარეა უფრო მიდრეკილია სითბოს მიმართ.ბატარეის მუშაობა გაუარესდება და უსაფრთხოების პრობლემებსაც კი შექმნის.ელექტრონების მიერ გავლილი მანძილის შესამცირებლად, 4680 ბატარეა იყენებს უელექტრო ყურის ტექნოლოგიას.
უელექტრო ჩანართს არ აქვს ჩანართები, მაგრამ მთელ დენის კოლექტორს აქცევს ჩანართად, გამტარი გზა აღარ არის დამოკიდებული ჩანართზე და დენი გადადის გვერდითი გადაცემიდან ჩანართზე კოლექტორის ფირფიტაზე გრძივი გადაცემისკენ. მიმდინარე კოლექციონერი.
მთლიანი გამტარი სიგრძე შეიცვალა 800-დან 1000 მმ-მდე 1860 ან 2170 სპილენძის ფოლგის სიგრძე 80 მმ-მდე (ბატარეის სიმაღლე).წინააღმდეგობა მცირდება 2mΩ-მდე, ხოლო შიდა წინააღმდეგობის მოხმარება მცირდება 2W-დან 0.2W-მდე, რაც პირდაპირ მცირდება სიდიდის ბრძანებით.
ეს დიზაინი მნიშვნელოვნად ამცირებს ბატარეის წინაღობას და წყვეტს ცილინდრული ბატარეის გათბობის პრობლემას.
ერთის მხრივ, უელექტრო ყურის ტექნოლოგია ზრდის დენის გამტარობის არეალს, ამცირებს დენის გამტარობის მანძილს და მნიშვნელოვნად ამცირებს ბატარეის შიდა წინააღმდეგობას; შიდა წინააღმდეგობის შემცირებამ შეიძლება შეამციროს მიმდინარე ოფსეტური ფენომენი და გაახანგრძლივოს ბატარეის ხანგრძლივობა; წინააღმდეგობის შემცირებამ ასევე შეიძლება შეამციროს სითბოს გამომუშავება და ელექტროდის გამტარი საფარი. ეფექტური კონტაქტის ფართობი ფენასა და ბატარეის ბოლო თავსახურს შორის შეიძლება მიაღწიოს 100% -ს, რამაც შეიძლება გააუმჯობესოს სითბოს გაფრქვევის უნარი.
4680 ბატარეა იყენებს უელექტრო ყურის ახალ ტექნოლოგიას უჯრედის სტრუქტურის თვალსაზრისით, რომელსაც შეუძლია შეამციროს ხარჯები და გაზარდოს ეფექტურობა.მეორეს მხრივ, ჩანართების შედუღების პროცესი გამოტოვებულია, წარმოების ეფექტურობა გაუმჯობესებულია და შედუღებით გამოწვეული დეფექტის მაჩვენებელი ერთდროულად შეიძლება შემცირდეს.
მონოპოლური და სრულპოლუსიანი სტრუქტურის სქემატური დიაგრამა
2. CTC ტექნოლოგიასთან ერთად
ზოგადად, რაც უფრო დიდია ბატარეის ზომა, მით უფრო ნაკლები ბატარეა უნდა დამონტაჟდეს იმავე მანქანაში.18650 უჯრედით, ტესლას სჭირდება 7100 უჯრედი.თუ იყენებთ 4680 ბატარეას, დაგჭირდებათ მხოლოდ 900 ბატარეა.
რაც უფრო ნაკლებია ბატარეები, მით უფრო სწრაფად შეიძლება მათი აწყობა, მით უფრო მაღალია ეფექტურობა, ნაკლებია შუალედურ ბმულებში პრობლემების წარმოქმნის შანსი და უფრო იაფი ფასი.Tesla-ს თქმით, დიდ 4680-ს შეუძლია ბატარეების წარმოების ფასი 14%-ით შეამციროს.
ბატარეის პაკეტის ენერგიის სიმკვრივის გაუმჯობესების მიზნით, 4680 ბატარეა კომბინირებული იქნება CTC (Cell to Chassis) ტექნოლოგიასთან.ეს არის ბატარეის უჯრედების პირდაპირ შასისში ინტეგრირება.მოდულებისა და ბატარეის პაკეტების მთლიანად ამოღებით, ბატარეის ელემენტები უფრო კომპაქტური ხდება, ბატარეის ნაწილების რაოდენობა მნიშვნელოვნად შემცირდება და შასის სივრცის გამოყენება ასევე მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდება.
CTC-ს აქვს გარკვეული მოთხოვნები ბატარეის სტრუქტურულ სიძლიერეზე. თავად ბატარეამ უნდა გაუძლოს დიდ მექანიკურ ძალას. 18650 და 2170 ბატარეებთან შედარებით, 4680 ერთჯერადი ბატარეას აქვს უფრო დიდი სტრუქტურული სიმტკიცე და უფრო მაღალი სტრუქტურული სიმტკიცე, ხოლო ზოგადი კვადრატული გარსის ბატარეა არის ალუმინის გარსი. 4680 ჭურვი დამზადებულია უჟანგავი ფოლადისგან და თანდაყოლილი სტრუქტურული სიმტკიცე გარანტირებულია.
კვადრატული ჭურვის ბატარეასთან შედარებით, ცილინდრული ბატარეის განლაგება იქნება უფრო მოქნილი, შეუძლია მოერგოს სხვადასხვა შასისს და შეიძლება უკეთ იყოს შერწყმული საიტთან.
„EMF“-ის კვლევისა და გადაწყვეტილების თანახმად, CTC ტექნოლოგია 2022 წელს ახალი ენერგეტიკული სატრანსპორტო საშუალების მიმწოდებელია და ის ასევე არის გზაზე ჩანგალი.
ბატარეის სხეულში ინტეგრაციამ შეიძლება ავტომობილის მოვლა უკიდურესად გაართულოს და ბატარეის დამოუკიდებლად გამოცვლა რთულია.გაყიდვის შემდგომი მომსახურების ფასები გაიზრდება და ეს ხარჯები პირდაპირ გადაეცემა მომხმარებლებს, როგორიცაა სადაზღვევო ხარჯები.მიუხედავად იმისა, რომ მასკი ამტკიცებს, რომ მათ დააპროექტეს სარემონტო რელსები, რომელთა მოჭრა და შეცვლა შესაძლებელია, დრო დასჭირდება იმის დანახვას, რამდენად კარგად იმუშავებს.
ბევრმა საავტომობილო კომპანიამ შესთავაზა საკუთარი CTC ტექნიკური გადაწყვეტილებები, რადგან ის არა მხოლოდ აწესრიგებს ბატარეას, არამედ საჭიროებს სხეულის სტრუქტურის შეცვლას.ეს დაკავშირებულია დაკავშირებული ინდუსტრიების მიწოდების ჯაჭვში შრომის ხელახლა დანაწილებასთან.
CTC მხოლოდ ტექნიკური მარშრუტია.ეს არის ბატარეის კორპუსი ინტეგრირებული, უცვლელი დემონტაჟი.მის მოპირდაპირედ არის კიდევ ერთი ტექნოლოგია - ბატარეის შეცვლა.ბატარეის გაცვლის ტექნოლოგია ადვილად იშლება, მაგრამ ბატარეას დიდი წვლილი მიუძღვის ბატარეის სიძლიერეში.როგორ ავირჩიოთ ეს ორი მარშრუტი არის თამაში ბატარეის მომწოდებლებსა და OEM-ებს შორის.
CTC ტექნოლოგია 4680 ბატარეასთან ერთად
3. ინოვაცია ბატარეის წარმოების პროცესში, კათოდური და ანოდური მასალები
Tesla გამოიყენებს მშრალი ბატარეის ელექტროდის პროცესს, გამხსნელის გამოყენების ნაცვლად, წვრილად დაფხვნილი PTFE შემკვრელის მცირე რაოდენობა (დაახლოებით 5-8%) შერეულია დადებითი/უარყოფითი ელექტროდის ფხვნილით, რომელიც გაივლის ექსტრუდერში თხელი ზოლის შესაქმნელად. ელექტროდის მასალა, შემდეგ კი ელექტროდის მასალის ზოლი იყო ლამინირებული ლითონის კილიტის დენის კოლექტორზე მზა ელექტროდის შესაქმნელად.
ამ გზით წარმოებული ბატარეა უფრო ეკოლოგიურად სუფთაა.და ეს პროცესი გაზრდის ბატარეის ენერგიის სიმკვრივეს და შეამცირებს წარმოების ენერგიის მოხმარებას 10-ჯერ.მშრალი ელექტროდის ტექნოლოგია, სავარაუდოდ, გახდება ტექნოლოგიური ეტალონი მომავალი თაობისთვის.
Tesla 4680 ბატარეის მშრალი ელექტროდის ტექნოლოგია
რაც შეეხება კათოდური მასალების, ტესლამ თქვა, რომ ის ასევე ამოიღებს კობალტის ელემენტს კათოდში.კობალტი ძვირი და მწირია.მისი მოპოვება შესაძლებელია მხოლოდ მსოფლიოს ძალიან ცოტა ქვეყანაში ან არასტაბილურ აფრიკულ ქვეყნებში, როგორიცაა კონგო.თუ ბატარეას ნამდვილად შეუძლია კობალტის ელემენტის ამოღება, შეიძლება ითქვას, რომ ეს არის მთავარი ტექნოლოგიური ინოვაცია.
კობალტი
ანოდის მასალების თვალსაზრისით, Tesla დაიწყებს სილიკონის მასალებით და გამოიყენებს მეტ სილიკონს ამჟამად გამოყენებული გრაფიტის ჩანაცვლებისთვის.სილიკონზე დაფუძნებული უარყოფითი ელექტროდის თეორიული სპეციფიკური სიმძლავრე 4200 mAh/g-მდეა, რაც ათჯერ აღემატება გრაფიტის უარყოფით ელექტროდს.თუმცა, სილიკონზე დაფუძნებულ უარყოფით ელექტროდებს ასევე აქვთ ისეთი პრობლემები, როგორიცაა სილიციუმის მოცულობის მარტივი გაფართოება, ცუდი ელექტრული გამტარობა და საწყისი მუხტი-გამონადენის დიდი დანაკარგი.
ამრიგად, მასალების მუშაობის გაუმჯობესება რეალურად არის ენერგიის სიმკვრივესა და სტაბილურობას შორის ბალანსის პოვნა, ხოლო სილიკონზე დაფუძნებული ანოდის ამჟამინდელი პროდუქტები დოპირებულია სილიკონით და გრაფიტით კომპოზიციური გამოყენებისთვის.
Tesla გეგმავს ძირეულად შეცვალოს სილიკონის ზედაპირის ელასტიურობა, რათა ის ნაკლებად მიდრეკილი იყოს მსხვრევისკენ, ტექნოლოგია, რომელიც არა მხოლოდ საშუალებას აძლევს ბატარეებს უფრო სწრაფად დატენონ, არამედ გაზრდის ბატარეის ხანგრძლივობას 20 პროცენტით.ტესლამ ახალ მასალას დაარქვა „ტესლა სილიკონი“ და ღირებულება 1,2 დოლარი/კვტ/სთ-ია, რაც არსებული სტრუქტურირებული სილიკონის პროცესის მხოლოდ მეათედია.
სილიკონზე დაფუძნებული ანოდები განიხილება, როგორც შემდეგი თაობის ლითიუმის ბატარეის ანოდის მასალა.
ბაზარზე რამდენიმე მოდელმა დაიწყო სილიკონზე დაფუძნებული ანოდის მასალების გამოყენება.მოდელები, როგორიცაა Tesla Model 3, უკვე შეიცავს მცირე რაოდენობით სილიციუმს უარყოფით ელექტროდში.ცოტა ხნის წინ გამოვიდა GAC AION LX Plus მოდელი. Qianli ვერსია აღჭურვილია სპონგური სილიკონის ანოდური ჩიპის ბატარეის ტექნოლოგიით, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს ბატარეის 1000 კილომეტრს.
4680 ბატარეის სილიკონის ანოდი
4680 ბატარეის ტექნოლოგიის უპირატესობების შეჯამება არის ის, რომ მას შეუძლია გააუმჯობესოს შესრულება და შეამციროს ხარჯები.
3. 4680 ბატარეის შორსმიმავალი ზემოქმედება
4680 ბატარეა არ არის დივერსიული ტექნოლოგიური რევოლუცია, არა ენერგიის სიმკვრივის მიღწევა, არამედ უფრო ინოვაცია პროცესის ტექნოლოგიაში.
თუმცა, ტესლას ხელმძღვანელობით, ახალი ენერგეტიკული ბაზრის ამჟამინდელი მოდელისთვის, 4680 ბატარეის წარმოება შეცვლის ბატარეის არსებულ შაბლონს.ინდუსტრია აუცილებლად გამოიწვევს დიდი მოცულობის ცილინდრული ბატარეების ტალღას.
გავრცელებული ინფორმაციით, Panasonic გეგმავს Tesla-სთვის 4680 დიდი ტევადობის აკუმულატორის მასიური წარმოების დაწყებას 2023 წლის დასაწყისში.ახალი ინვესტიცია იქნება 80 მილიარდი იენი (დაახლოებით 704 მილიონი აშშ დოლარი).Samsung SDI და LG Energy ასევე შეუერთდნენ 4680 ბატარეის განვითარებას.
ადგილობრივად, Yiwei Lithium Energy-მ გამოაცხადა, რომ მისი შვილობილი კომპანია Yiwei Power გეგმავს 20 GWh დიდი ცილინდრული ბატარეის წარმოების ხაზის აშენებას სამგზავრო მანქანებისთვის Jingmen-ის მაღალტექნოლოგიურ ზონაში. BAK Battery და Honeycomb Energy ასევე შევა დიდი ცილინდრული ბატარეების სფეროში. BMW და CATL ასევე აქტიურად აყენებენ მსხვილ ცილინდრულ ბატარეებს და განისაზღვრა ძირითადი ნიმუში.
ბატარეის მწარმოებლების ცილინდრული ბატარეის განლაგება
მეოთხე, ელექტრომამოძრავებელ ძალას აქვს სათქმელი
დიდი ცილინდრული ბატარეის სტრუქტურული ინოვაცია უდავოდ ხელს შეუწყობს ელექტრო ბატარეების ინდუსტრიის განვითარებას. ეს არ არის ისეთი მარტივი, როგორც უბრალოდ განახლება მე-5 ბატარეიდან პირველ ბატარეამდე. მის მსუქან სხეულს დიდი კითხვები აქვს.
ბატარეის ღირებულება მთლიანი მანქანის ღირებულების 40%-ს უახლოვდება. ბატარეის, როგორც „გულის“ მნიშვნელობა თავისთავად აშკარაა.თუმცა, ახალი ენერგეტიკული მანქანების პოპულარობით, ბატარეებზე მოთხოვნა დღითიდღე იზრდება, მასალების ფასი კი იზრდება. აკუმულატორების ინოვაცია გახდა მნიშვნელოვანი გზა მანქანის კომპანიების განვითარებისთვის.
ბატარეასთან დაკავშირებული ტექნოლოგიების განვითარებით, ხელმისაწვდომ ელექტრული სატრანსპორტო საშუალებები უკვე ახლოსაა!
გამოქვეყნების დრო: ივნ-13-2022