BYD च्या ब्लेड बॅटरीपासून, हनीकॉम्ब एनर्जीच्या कोबाल्ट-मुक्त बॅटरीपर्यंत आणि नंतर CATL युगातील सोडियम-आयन बॅटरीपर्यंत, पॉवर बॅटरी उद्योगाने सतत नवनवीनता अनुभवली आहे. 23 सप्टेंबर 2020 - टेस्ला बॅटरी डे, टेस्लाचे सीईओ एलोन मस्क यांनी जगाला एक नवीन बॅटरी दाखवली – 4680 बॅटरी.
पूर्वी, दंडगोलाकार लिथियम बॅटरीचे आकार प्रामुख्याने 18650 आणि 21700 होते आणि 21700 मध्ये 18650 पेक्षा 50% जास्त ऊर्जा होती.4680 बॅटरीमध्ये 21700 बॅटरीच्या सेल क्षमतेच्या पाच पट आहे आणि नवीन बॅटरी प्रति किलोवॅट-तास किंमत सुमारे 14% कमी करू शकते आणि क्रूझिंग श्रेणी 16% ने वाढवू शकते.
मस्कने स्पष्टपणे सांगितले की या बॅटरीमुळे $25,000 इलेक्ट्रिक कार शक्य होईल.
मग, ही घातक बॅटरी कुठून आली?पुढे, आम्ही त्यांचे एकामागून एक विश्लेषण करतो.
1. 4680 बॅटरी म्हणजे काय?
पॉवर बॅटरीला नाव देण्याचा टेस्लाचा मार्ग अतिशय सोपा आणि सरळ आहे.4680 बॅटरी, नावाप्रमाणेच, 46mm च्या सिंगल सेल व्यासाची आणि 80mm उंचीची एक दंडगोलाकार बॅटरी आहे.
लिथियम-आयन दंडगोलाकार बॅटरीचे तीन भिन्न आकार
टेस्लाच्या मूळ 18650 बॅटरी आणि 21700 बॅटरीच्या तुलनेत, चित्रातून पाहिले जाऊ शकते, 4680 बॅटरी उंच आणि मजबूत माणसासारखी दिसते.
परंतु 4680 बॅटरी केवळ आकार बदलत नाही, टेस्लाने कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी बरेच नवीन तंत्रज्ञान समाविष्ट केले आहे.
दुसरे, 4680 बॅटरीचे नवीन तंत्रज्ञान
1. इलेक्ट्रोडलेस कानाची रचना
अंतर्ज्ञानाने, 4680 ची सर्वात मोठी भावना म्हणजे ते मोठे आहे.तर इतर उत्पादकांनी पूर्वी बॅटरी मोठी का केली नाही?याचे कारण असे की आवाज जितका मोठा आणि उर्जा जितकी जास्त तितकी उष्णता नियंत्रित करणे कठीण होते आणि जळणे आणि स्फोट होण्यापासून सुरक्षिततेचा धोका जास्त असतो.
टेस्लाने हे देखील लक्षात घेतले आहे.
मागील दंडगोलाकार बॅटरीच्या तुलनेत, 4680 बॅटरीचा सर्वात मोठा स्ट्रक्चरल नवकल्पना म्हणजे इलेक्ट्रोडलेस लग, ज्याला फुल लग म्हणूनही ओळखले जाते.पारंपारिक दंडगोलाकार बॅटरीमध्ये, सकारात्मक आणि नकारात्मक कॉपर फॉइल आणि ॲल्युमिनियम फॉइल विभाजक स्टॅक केलेले आणि जखमेच्या आहेत. इलेक्ट्रोड काढण्यासाठी, टॅब नावाची लीड वायर कॉपर फॉइल आणि ॲल्युमिनियम फॉइलच्या दोन टोकांना वेल्डेड केली जाते.
पारंपारिक 1860 बॅटरीची वळण लांबी 800 मिमी आहे. उदाहरण म्हणून उत्तम चालकता असलेले कॉपर फॉइल घेतल्यास, कॉपर फॉइलमधून वीज बाहेर नेण्यासाठी टॅबची लांबी 800 मिमी आहे, जी 800 मिमी लांब वायरमधून विद्युत् प्रवाहाच्या समतुल्य आहे.
गणनेनुसार, प्रतिकार सुमारे 20mΩ आहे, 2170 बॅटरीची वळण लांबी सुमारे 1000mm आहे, आणि प्रतिकार सुमारे 23mΩ आहे.हे सहजपणे रूपांतरित केले जाऊ शकते की समान जाडीची फिल्म 4680 बॅटरीमध्ये रोल करणे आवश्यक आहे आणि वळणाची लांबी सुमारे 3800 मिमी आहे.
वळणाची लांबी वाढवण्याचे अनेक तोटे आहेत. बॅटरीच्या दोन्ही टोकांवर असलेल्या टॅबपर्यंत पोहोचण्यासाठी इलेक्ट्रॉनला जास्त अंतर पार करावे लागेल, प्रतिकार वाढेल आणि बॅटरी उष्णतेला अधिक प्रवण असेल.बॅटरीचे कार्यप्रदर्शन खराब होईल आणि सुरक्षिततेच्या समस्या देखील निर्माण होतील.इलेक्ट्रॉन्सद्वारे प्रवास केलेले अंतर कमी करण्यासाठी, 4680 बॅटरी इलेक्ट्रोडलेस इअर तंत्रज्ञान वापरते.
इलेक्ट्रोडलेस टॅबमध्ये कोणतेही टॅब नसतात, परंतु संपूर्ण वर्तमान संग्राहकाला टॅबमध्ये रूपांतरित करते, प्रवाहकीय मार्ग यापुढे टॅबवर अवलंबून नसतो आणि प्रवाह टॅबच्या बाजूने असलेल्या पार्श्व संप्रेषणातून कलेक्टर प्लेटच्या अनुदैर्ध्य ट्रान्समिशनमध्ये हस्तांतरित केला जातो. वर्तमान जिल्हाधिकारी.
संपूर्ण प्रवाहकीय लांबी 1860 च्या 800 ते 1000 मिमी किंवा 2170 कॉपर फॉइल लांबी 80 मिमी (बॅटरीची उंची) पर्यंत बदलली आहे.प्रतिकार 2mΩ पर्यंत कमी केला जातो आणि अंतर्गत प्रतिरोधक वापर 2W वरून 0.2W पर्यंत कमी केला जातो, जो थेट परिमाणाच्या क्रमाने कमी होतो.
हे डिझाइन बॅटरीचा अडथळा मोठ्या प्रमाणात कमी करते आणि बेलनाकार बॅटरीची गरम समस्या सोडवते.
एकीकडे, इलेक्ट्रोडलेस कान तंत्रज्ञान वर्तमान वहन क्षेत्र वाढवते, वर्तमान वहन अंतर कमी करते आणि बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार मोठ्या प्रमाणात कमी करते; अंतर्गत प्रतिकार कमी करणे वर्तमान ऑफसेट घटना कमी करू शकते आणि बॅटरीचे आयुष्य वाढवू शकते; प्रतिकार कमी केल्याने उष्णता निर्मिती देखील कमी होऊ शकते आणि इलेक्ट्रोड प्रवाहकीय कोटिंग लेयर आणि बॅटरी एंड कॅपमधील प्रभावी संपर्क क्षेत्र 100% पर्यंत पोहोचू शकते, ज्यामुळे उष्णता नष्ट होण्याची क्षमता सुधारू शकते.
4680 बॅटरी सेल स्ट्रक्चरच्या दृष्टीने नवीन प्रकारचे इलेक्ट्रोडलेस इअर तंत्रज्ञान स्वीकारते, ज्यामुळे खर्च कमी होतो आणि कार्यक्षमता वाढू शकते.दुसरीकडे, टॅबची वेल्डिंग प्रक्रिया वगळण्यात आली आहे, उत्पादन कार्यक्षमता सुधारली आहे आणि त्याच वेळी वेल्डिंगमुळे होणारा दोष दर कमी केला जाऊ शकतो.
मोनोपोल आणि पूर्ण-ध्रुव संरचनेचे योजनाबद्ध आकृती
2. CTC तंत्रज्ञानासह एकत्रित
सर्वसाधारणपणे, बॅटरीचा आकार जितका मोठा असेल तितक्या कमी बॅटरी एकाच वाहनात स्थापित कराव्या लागतील.18650 पेशींसह, टेस्लाला 7100 पेशींची आवश्यकता असते.तुम्ही 4680 बॅटरी वापरत असल्यास, तुम्हाला फक्त 900 बॅटरीची गरज आहे.
बॅटरी जितक्या कमी, तितक्या जलद एकत्र केल्या जाऊ शकतात, कार्यक्षमता जास्त, इंटरमीडिएट लिंक्समध्ये समस्या कमी होण्याची शक्यता आणि स्वस्त किंमत.टेस्लाच्या मते, मोठे 4680 बॅटरीची उत्पादन किंमत 14% कमी करू शकते.
बॅटरी पॅकची ऊर्जा घनता सुधारण्यासाठी, 4680 बॅटरी CTC (सेल टू चेसिस) तंत्रज्ञानासह एकत्रित केली जाईल.हे बॅटरी पेशी थेट चेसिसमध्ये समाकलित करणे आहे.मॉड्यूल्स आणि बॅटरी पॅक पूर्णपणे काढून टाकल्याने, बॅटरी सेल अधिक कॉम्पॅक्ट होतात, बॅटरीच्या भागांची संख्या मोठ्या प्रमाणात कमी केली जाईल आणि चेसिसच्या जागेचा वापर देखील मोठ्या प्रमाणात सुधारला जाईल.
CTC ला बॅटरीच्या स्ट्रक्चरल सामर्थ्यासाठी काही आवश्यकता आहेत. बॅटरीलाच खूप यांत्रिक ताकद सहन करावी लागते. 18650 आणि 2170 बॅटरीच्या तुलनेत, 4680 सिंगल बॅटरीमध्ये मोठी संरचनात्मक ताकद आणि उच्च संरचनात्मक ताकद आहे आणि सामान्य चौरस शेल बॅटरी ॲल्युमिनियम शेल आहे. 4680 शेल स्टेनलेस स्टीलचे बनलेले आहे आणि अंतर्निहित स्ट्रक्चरल मजबुतीची हमी आहे.
स्क्वेअर शेल बॅटरीच्या तुलनेत, दंडगोलाकार बॅटरीचे लेआउट अधिक लवचिक असेल, विविध प्रकारच्या चेसिसशी जुळवून घेऊ शकते आणि साइटसह चांगले एकत्र केले जाऊ शकते.
"EMF" च्या संशोधन आणि निर्णयानुसार, CTC तंत्रज्ञान हे 2022 मधील नवीन ऊर्जा वाहनांचे ट्युअर आहे आणि ते रस्त्यावरील काटा देखील आहे.
शरीरात बॅटरीचे एकत्रीकरण वाहनाची देखभाल अत्यंत क्लिष्ट बनवू शकते आणि बॅटरी स्वतंत्रपणे बदलणे कठीण आहे.विक्रीनंतरच्या सेवेच्या किमती वाढतील आणि हे खर्च थेट ग्राहकांना दिले जातील, जसे की विमा खर्च.जरी मस्कचा दावा आहे की त्यांनी दुरूस्तीची रेलची रचना केली आहे जी कापून बदलली जाऊ शकते, परंतु ते किती चांगले होईल हे पाहण्यासाठी वेळ लागेल.
बऱ्याच कार कंपन्यांनी त्यांचे स्वतःचे सीटीसी तांत्रिक उपाय प्रस्तावित केले आहेत, कारण ते केवळ बॅटरीची पुनर्रचना करत नाही तर शरीराची रचना देखील बदलणे आवश्यक आहे.हे संबंधित उद्योगांच्या पुरवठा साखळीतील कामगारांच्या पुनर्विभाजनाशी संबंधित आहे.
सीटीसी हा फक्त तांत्रिक मार्ग आहे.ही बॅटरी बॉडी इंटिग्रेटेड, न बदललेली डिससेम्बली आहे.त्यात आणखी एक तंत्रज्ञान आहे - बॅटरी स्वॅपिंग.बॅटरी स्वॅप तंत्रज्ञान डिस्सेम्बल करणे सोपे आहे, परंतु बॅटरी बॅटरीच्या सामर्थ्यात मोठे योगदान देते.हे दोन मार्ग कसे निवडायचे हा बॅटरी पुरवठादार आणि OEM मधील खेळ आहे.
CTC तंत्रज्ञान 4680 बॅटरीसह एकत्रित
3. बॅटरी उत्पादन प्रक्रिया, कॅथोड आणि एनोड सामग्रीमध्ये नावीन्य
टेस्ला ड्राय बॅटरी इलेक्ट्रोड प्रक्रियेचा वापर करेल, सॉल्व्हेंट वापरण्याऐवजी, बारीक चूर्ण केलेल्या PTFE बाईंडरची थोडीशी रक्कम (सुमारे 5-8%) सकारात्मक/नकारात्मक इलेक्ट्रोड पावडरमध्ये मिसळली जाते, एक पातळ पट्टी तयार करण्यासाठी एक्सट्रूडरमधून जाते. इलेक्ट्रोड साहित्य, आणि नंतर तयार इलेक्ट्रोड तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रोड सामग्रीची एक पट्टी मेटल फॉइल करंट कलेक्टरवर लॅमिनेटेड केली गेली.
अशा प्रकारे उत्पादित बॅटरी अधिक पर्यावरणास अनुकूल आहे.आणि या प्रक्रियेमुळे बॅटरीची उर्जा घनता वाढेल आणि उत्पादनातील उर्जेचा वापर 10 पट कमी होईल.ड्राय इलेक्ट्रोड तंत्रज्ञान पुढील पिढीसाठी तांत्रिक मानदंड बनण्याची शक्यता आहे.
टेस्ला 4680 बॅटरी ड्राय इलेक्ट्रोड तंत्रज्ञान
कॅथोड सामग्रीच्या बाबतीत, टेस्लाने सांगितले की ते कॅथोडमधील कोबाल्ट घटक देखील काढून टाकेल.कोबाल्ट महाग आणि दुर्मिळ आहे.जगातील फार कमी देशांमध्ये किंवा काँगो सारख्या अस्थिर आफ्रिकन देशांमध्ये हे उत्खनन केले जाऊ शकते.जर बॅटरी खरोखरच कोबाल्ट घटक काढून टाकू शकते, तर ते एक प्रमुख तांत्रिक नवकल्पना म्हणता येईल.
कोबाल्ट
एनोड सामग्रीच्या बाबतीत, टेस्ला सिलिकॉन सामग्रीसह प्रारंभ करेल आणि सध्या वापरलेल्या ग्रेफाइटच्या जागी अधिक सिलिकॉन वापरेल.सिलिकॉन-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोडची सैद्धांतिक विशिष्ट क्षमता 4200mAh/g इतकी जास्त आहे, जी ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोडपेक्षा दहापट जास्त आहे.तथापि, सिलिकॉन-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये सिलिकॉनचा सहज आकारमान विस्तार, खराब विद्युत चालकता आणि मोठ्या प्रारंभिक चार्ज-डिस्चार्ज कमी होणे यासारख्या समस्या देखील असतात.
म्हणून, सामग्रीची कार्यक्षमता सुधारणे म्हणजे ऊर्जा घनता आणि स्थिरता यांच्यातील संतुलन शोधणे आणि सध्याच्या सिलिकॉन-आधारित एनोड उत्पादने एकत्रित वापरासाठी सिलिकॉन आणि ग्रेफाइटसह डोप केलेले आहेत.
टेस्ला सिलिकॉनच्या पृष्ठभागाच्या खराबतेची शक्यता कमी करण्यासाठी मूलभूतपणे बदलण्याची योजना आखत आहे, एक तंत्रज्ञान जे केवळ बॅटरी जलद चार्ज करण्यास अनुमती देत नाही तर बॅटरीचे आयुष्य 20 टक्क्यांनी वाढवते.टेस्लाने नवीन सामग्रीला "टेस्ला सिलिकॉन" असे नाव दिले आणि त्याची किंमत $1.2/KWh आहे, जी विद्यमान संरचित सिलिकॉन प्रक्रियेच्या केवळ एक दशांश आहे.
सिलिकॉन-आधारित एनोड्स पुढील पिढीतील लिथियम बॅटरी एनोड सामग्री म्हणून ओळखले जातात.
बाजारातील काही मॉडेल्सने सिलिकॉन-आधारित एनोड सामग्री वापरण्यास सुरुवात केली आहे.टेस्ला मॉडेल 3 सारख्या मॉडेल्समध्ये नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये कमी प्रमाणात सिलिकॉन समाविष्ट आहे.अलीकडेच, GAC AION LX Plus मॉडेल लाँच करण्यात आले. Qianli आवृत्ती स्पंज सिलिकॉन एनोड चिप बॅटरी तंत्रज्ञानाने सुसज्ज आहे, जी 1,000 किलोमीटरची बॅटरी आयुष्य गाठू शकते.
4680 बॅटरी सिलिकॉन एनोड
4680 बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या फायद्यांचा सारांश असा आहे की ते खर्च कमी करताना कार्यप्रदर्शन सुधारू शकते.
3. 4680 बॅटरीचा दूरगामी प्रभाव
4680 बॅटरी ही विध्वंसक तांत्रिक क्रांती नाही, उर्जेच्या घनतेमध्ये प्रगती नाही, परंतु प्रक्रिया तंत्रज्ञानातील एक नवीनता आहे.
तथापि, टेस्लाद्वारे चालविलेले, नवीन ऊर्जा बाजाराच्या वर्तमान नमुनासाठी, 4680 बॅटरीचे उत्पादन विद्यमान बॅटरी नमुना बदलेल.उद्योग अपरिहार्यपणे मोठ्या आकाराच्या दंडगोलाकार बॅटरीची लाट बंद करेल.
अहवालानुसार, पॅनासोनिक 2023 च्या सुरुवातीला टेस्लासाठी 4680 मोठ्या-क्षमतेच्या बॅटरीचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन सुरू करण्याची योजना आखत आहे.नवीन गुंतवणूक 80 अब्ज येन (अंदाजे US$704 दशलक्ष) इतकी असेल.Samsung SDI आणि LG Energy देखील 4680 बॅटरीच्या विकासात सामील झाले आहेत.
देशांतर्गत, Yiwei Lithium Energy ने घोषणा केली की तिची उपकंपनी Yiwei Power ने जिंगमेन हाय-टेक झोनमध्ये प्रवासी वाहनांसाठी 20GWh ची मोठी दंडगोलाकार बॅटरी उत्पादन लाइन तयार करण्याची योजना आखली आहे. BAK बॅटरी आणि हनीकॉम्ब एनर्जी मोठ्या दंडगोलाकार बॅटरीच्या क्षेत्रातही प्रवेश करतील. BMW आणि CATL देखील सक्रियपणे मोठ्या दंडगोलाकार बॅटरी तैनात करत आहेत आणि मूलभूत नमुना निश्चित केला आहे.
बॅटरी उत्पादकांचा दंडगोलाकार बॅटरी लेआउट
चौथे, इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सला काहीतरी सांगायचे आहे
मोठ्या दंडगोलाकार बॅटरीचे स्ट्रक्चरल इनोव्हेशन निःसंशयपणे पॉवर बॅटरी उद्योगाच्या विकासास चालना देईल. फक्त 5व्या बॅटरीवरून 1ल्या बॅटरीवर अपग्रेड करणे इतके सोपे नाही. त्याच्या लठ्ठ शरीराचे मोठे प्रश्न आहेत.
बॅटरीची किंमत संपूर्ण वाहनाच्या किंमतीच्या 40% च्या जवळपास आहे. "हृदय" म्हणून बॅटरीचे महत्त्व स्वयंस्पष्ट आहे.तथापि, नवीन ऊर्जा वाहनांच्या लोकप्रियतेसह, बॅटरीची मागणी दिवसेंदिवस वाढत आहे आणि सामग्रीची किंमत वाढत आहे. कार कंपन्यांसाठी बॅटरीचे नाविन्यपूर्ण विकास हा एक महत्त्वाचा मार्ग बनला आहे.
बॅटरीशी संबंधित तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे, परवडणारी इलेक्ट्रिक वाहने अगदी जवळ आली आहेत!
पोस्ट वेळ: जून-13-2022