Mill-batterija tax-xafra ta 'BYD, għall-batterija bla kobalt ta' Honeycomb Energy, u mbagħad għall-batterija tal-jone tas-sodju tal-era CATL, l-industrija tal-batterija tal-enerġija esperjenzat innovazzjoni kontinwa. 23 ta’ Settembru 2020 - Tesla Battery Day, il-Kap Eżekuttiv ta’ Tesla Elon Musk wera lid-dinja batterija ġdida – il-batterija 4680.
Preċedentement, id-daqsijiet tal-batteriji tal-litju ċilindriċi kienu prinċipalment 18650 u 21700, u 21700 kellhom 50% aktar enerġija minn 18650.Il-batterija 4680 għandha ħames darbiet il-kapaċità taċ-ċelluli tal-batterija 21700, u l-batterija l-ġdida tista 'tnaqqas l-ispiża għal kull kilowatt-siegħa b'madwar 14% u żżid il-firxa ta' moderata b'16%.
Musk stqarr bla tlaqliq li din il-batterija se tagħmel possibbli karozza elettrika ta’ $25,000.
Allura, minn fejn ġiet din il-batterija theddida?Sussegwentement, aħna nanalizzawhom wieħed wieħed.
1. X'inhi batterija 4680?
Il-mod ta 'Tesla li ssemmi l-batteriji tal-enerġija huwa sempliċi ħafna u sempliċi.Il-batterija 4680, kif tissuġġerixxi l-isem, hija batterija ċilindrika b'dijametru ta 'ċellula waħda ta' 46mm u għoli ta '80mm.
Tliet daqsijiet differenti ta 'batteriji ċilindriċi tal-jone tal-litju
Kif jidher mill-istampa, meta mqabbla mal-batterija 18650 oriġinali ta 'Tesla u l-batterija 21700, il-batterija 4680 tidher qisha raġel għoli u b'saħħtu.
Iżda l-batterija 4680 mhix biss bidla fid-daqs, Tesla inkorporat ħafna teknoloġija ġdida biex ittejjeb il-prestazzjoni.
It-tieni, it-teknoloġija l-ġdida tal-batterija 4680
1. Disinn tal-widna mingħajr elettrodi
Intuwittivament, l-akbar sensazzjoni tal-4680 hija li hija akbar.Allura għaliex ma manifatturi oħra jagħmlu l-batterija akbar fil-passat.Dan huwa minħabba li aktar ma jkun kbir il-volum u aktar ma tkun għolja l-enerġija, is-sħana hija aktar diffiċli biex tikkontrolla u akbar tkun it-theddida għas-sigurtà mill-ħruq u l-isplużjoni.
Tesla jidher li qieset dan ukoll.
Meta mqabbel mal-batterija ċilindrika preċedenti, l-akbar innovazzjoni strutturali tal-batterija 4680 hija l-lug mingħajr elettrodi, magħruf ukoll bħala l-lug sħiħ.F'batterija ċilindrika tradizzjonali, il-fuljetti tar-ram pożittivi u negattivi u s-separatur tal-fojl tal-aluminju huma f'munzelli u mdawrin. Sabiex tiġbed l-elettrodi, wajer taċ-ċomb imsejjaħ it-tab huwa wweldjat maż-żewġt itruf tal-fojl tar-ram u l-fojl tal-aluminju.
It-tul tal-istralċ ta 'batterija tradizzjonali 1860 huwa 800mm. Meta tieħu l-fojl tar-ram b'konduttività aħjar bħala eżempju, it-tul tat-tabs biex iwassal l-elettriku barra mill-fojl tar-ram huwa ta '800mm, li huwa ekwivalenti għall-kurrent li jgħaddi mill-wajer twil ta' 800mm.
Permezz ta 'kalkolu, ir-reżistenza hija ta' madwar 20mΩ, it-tul tal-istralċ tal-batterija 2170 huwa ta 'madwar 1000mm, u r-reżistenza hija ta' madwar 23mΩ.Jista 'jiġi kkonvertit faċilment li l-film tal-istess ħxuna jeħtieġ li jiġi rrumblat f'batterija 4680, u t-tul tal-istralċ huwa ta' madwar 3800mm.
Hemm ħafna żvantaġġi biex jiżdied it-tul tal-istralċ. L-elettroni jeħtieġ li jivvjaġġaw distanza itwal biex jilħqu t-tabs fiż-żewġt itruf tal-batterija, ir-reżistenza tiżdied, u l-batterija tkun aktar suxxettibbli għas-sħana.Il-prestazzjoni tal-batterija se tiddegrada u saħansitra toħloq kwistjonijiet ta 'sikurezza.Sabiex titqassar id-distanza vvjaġġata mill-elettroni, il-batterija 4680 tuża teknoloġija tal-widna mingħajr elettrodi.
It-tab mingħajr elettrodi m'għandhiex tabs, iżda ddawwar il-kollettur tal-kurrent kollu f'tab, il-mogħdija konduttiva m'għadhiex tiddependi fuq it-tab, u l-kurrent jiġi trasferit mit-trasmissjoni laterali tul it-tab għall-pjanċa tal-kollettur għat-trasmissjoni lonġitudinali ta ' il-kollettur kurrenti.
It-tul konduttiv kollu nbidel minn 800 għal 1000mm ta '1860 jew 2170 tul tal-fojl tar-ram għal 80mm (għoli tal-batterija).Ir-reżistenza titnaqqas għal 2mΩ, u l-konsum tar-reżistenza interna jitnaqqas minn 2W għal 0.2W, li jitnaqqas direttament b'ordni ta 'kobor.
Dan id-disinn inaqqas ħafna l-impedenza tal-batterija u jsolvi l-problema tat-tisħin tal-batterija ċilindrika.
Min-naħa waħda, it-teknoloġija tal-widna mingħajr elettrodi żżid iż-żona tal-konduzzjoni kurrenti, tqassar id-distanza tal-konduzzjoni attwali, u tnaqqas ħafna r-reżistenza interna tal-batterija; it-tnaqqis tar-reżistenza interna jista 'jnaqqas il-fenomenu tal-offset attwali u jtawwal il-ħajja tal-batterija; it-tnaqqis tar-reżistenza jista 'wkoll inaqqas il-ġenerazzjoni tas-sħana, u l-kisja konduttiva tal-elettrodu Iż-żona ta' kuntatt effettiv bejn is-saff u l-għatu tat-tarf tal-batterija tista 'tilħaq 100%, li tista' ttejjeb il-kapaċità tad-dissipazzjoni tas-sħana.
Il-batterija 4680 tadotta tip ġdid ta 'teknoloġija tal-widna mingħajr elettrodi f'termini ta' struttura taċ-ċelluli, li tista 'tnaqqas l-ispejjeż u żżid l-effiċjenza.Min-naħa l-oħra, il-proċess tal-iwweldjar tat-tabs jitħalla barra, l-effiċjenza tal-produzzjoni titjieb, u r-rata ta 'difett ikkawżata mill-iwweldjar tista' titnaqqas fl-istess ħin.
Dijagramma skematika ta 'struttura monopole u full-pole
2. Magħquda mat-teknoloġija CTC
B'mod ġenerali, iktar ma jkun kbir id-daqs tal-batterija, inqas batteriji jeħtieġ li jiġu installati fl-istess vettura.B'18650 ċellula, Tesla teħtieġ 7100 ċellula.Jekk tuża 4680 batterija, għandek bżonn biss 900 batterija.
Iktar ma jkunu inqas il-batteriji, iktar ikunu mgħaġġla jistgħu jiġu mmuntati, iktar tkun għolja l-effiċjenza, inqas ċans ta 'problemi fir-rabtiet intermedji, u l-prezz irħas.Skont Tesla, il-4680 kbir jista 'jnaqqas il-prezz tal-produzzjoni tal-batteriji b'14%.
Sabiex tittejjeb id-densità tal-enerġija tal-pakkett tal-batterija, il-batterija 4680 se tkun ikkombinata mat-teknoloġija CTC (Cell to Chassis).Huwa li tintegra ċ-ċelloli tal-batterija direttament fix-chassis.Billi jitneħħew kompletament il-moduli u l-pakketti tal-batteriji, iċ-ċelloli tal-batterija jsiru aktar kompatti, in-numru ta 'partijiet tal-batterija jitnaqqas ħafna, u l-użu tal-ispazju tax-chassis se jitjieb ħafna wkoll.
CTC għandu ċerti rekwiżiti dwar is-saħħa strutturali tal-batterija. Il-batterija nnifisha għandha ġġorr ħafna saħħa mekkanika. Meta mqabbla mal-batteriji 18650 u 2170, il-batterija waħda 4680 għandha qawwa strutturali akbar u qawwa strutturali ogħla, u l-batterija tal-qoxra kwadra ġenerali hija qoxra tal-aluminju. Il-qoxra 4680 hija magħmula mill-istainless steel, u s-saħħa strutturali inerenti hija garantita.
Meta mqabbel mal-batterija tal-qoxra kwadra, it-tqassim tal-batterija ċilindrika se jkun aktar flessibbli, jista 'jadatta għal varjetà ta' chassis differenti, u jista 'jiġi kkombinat aħjar mas-sit.
Skont ir-riċerka u l-ġudizzju ta '"EMF", it-teknoloġija CTC hija t-tuyere ta' vetturi tal-enerġija ġodda fl-2022, u hija wkoll furketta fit-triq.
L-integrazzjoni tal-batterija fil-ġisem tista 'tagħmel il-manutenzjoni tal-vettura estremament ikkumplikata, u l-batterija hija diffiċli biex tissostitwixxi b'mod indipendenti.Il-prezzijiet tas-servizz ta 'wara l-bejgħ se jiżdiedu, u dawn l-ispejjeż se jiġu mgħoddija direttament lill-konsumaturi, bħall-ispejjeż tal-assigurazzjoni.Għalkemm Musk isostni li ddisinjaw binarji tat-tiswija li jistgħu jinqatgħu u jinbidlu, se jieħu ż-żmien biex jara kemm se jaħdem tajjeb.
Ħafna kumpaniji tal-karozzi pproponew is-soluzzjonijiet tekniċi CTC tagħhom stess, minħabba li mhux biss tirranġa mill-ġdid il-batterija, iżda jeħtieġ ukoll li tibdel l-istruttura tal-ġisem.Dan huwa relatat mad-diviżjoni mill-ġdid tax-xogħol fil-katina tal-provvista tal-industriji relatati.
CTC hija biss rotta teknika.Huwa korp tal-batterija integrat, żarmar mhux mibdul.Hemm teknoloġija oħra madwarha - l-iskambju tal-batterija.It-teknoloġija tal-bdil tal-batterija hija faċli biex tiżżarma, iżda l-batterija tagħti kontribut kbir għas-saħħa tal-batterija.Kif tagħżel dawn iż-żewġ rotot hija logħba bejn il-fornituri tal-batteriji u l-OEMs.
Teknoloġija CTC flimkien ma 'batterija 4680
3. Innovazzjoni fil-proċess tal-produzzjoni tal-batterija, materjali tal-katodu u tal-anodi
Tesla se tuża l-proċess ta 'elettrodu tal-batterija niexfa, minflok tuża solvent, ammont żgħir (madwar 5-8%) ta' binder PTFE trab fin jitħallat ma 'trab ta' elettrodu pożittiv/negattiv, mgħoddi minn estrużur biex jifforma strixxa rqiqa ta ' materjal tal-elettrodu, u mbagħad Strixxa ta 'materjal tal-elettrodu ġiet laminata għal kollettur tal-kurrent tal-fojl tal-metall biex tifforma l-elettrodu lest.
Il-batterija prodotta b'dan il-mod hija aktar favur l-ambjent.U dan il-proċess se jżid id-densità tal-enerġija tal-batterija u jnaqqas il-konsum tal-enerġija tal-produzzjoni b'10 darbiet.It-teknoloġija ta 'l-elettrodu niexef x'aktarx issir il-punt ta' referenza teknoloġiku għall-ġenerazzjoni li jmiss.
Tesla 4680 teknoloġija ta 'elettrodu niexef tal-batterija
F'termini ta 'materjali tal-katodu, Tesla qalet li se tneħħi wkoll l-element tal-kobalt fil-katodu.Il-kobalt huwa għali u skars.Jista' jiġi estratt biss fi ftit pajjiżi fid-dinja, jew f'pajjiżi Afrikani instabbli bħall-Kongo.Jekk il-batterija tista 'verament tneħħi l-element tal-kobalt, jista' jingħad li hija innovazzjoni teknoloġika kbira.
Kobalt
F'termini ta 'materjali ta' anodu, Tesla se tibda b'materjali tas-silikon u tuża aktar silikon biex tissostitwixxi l-grafita użata bħalissa.Il-kapaċità speċifika teoretika tal-elettrodu negattiv ibbażat fuq is-silikon hija għolja daqs 4200mAh/g, li hija għaxar darbiet ogħla minn dik tal-elettrodu negattiv tal-grafita.Madankollu, elettrodi negattivi bbażati fuq is-silikon għandhom ukoll problemi bħal espansjoni faċli tal-volum tas-silikon, konduttività elettrika fqira, u telf inizjali kbir ta 'ċarġ-discharge.
Għalhekk, it-titjib tal-prestazzjoni tal-materjali huwa fil-fatt li jinstab bilanċ bejn id-densità tal-enerġija u l-istabbiltà, u l-prodotti attwali tal-anodi bbażati fuq is-silikon huma drogati bis-silikon u l-grafita għall-użu kompost.
Tesla qed tippjana li tibdel b'mod fundamentali l-malleabbiltà tal-wiċċ tas-silikon biex tagħmilha inqas suxxettibbli għal ksur, teknoloġija li mhux biss tippermetti li l-batteriji jiċċarġjaw aktar malajr, iżda wkoll iżżid il-ħajja tal-batterija b'20 fil-mija.Tesla semmiet il-materjal il-ġdid "Tesla Silicon", u l-ispiża hija $ 1.2/KWh, li hija biss wieħed minn għaxra tal-proċess eżistenti tas-silikon strutturat.
L-anodi bbażati fuq is-silikon huma meqjusa bħala l-materjali tal-anodi tal-batterija tal-litju tal-ġenerazzjoni li jmiss.
Ftit mudelli fis-suq bdew jużaw materjali anodi bbażati fuq is-silikon.Mudelli bħal Tesla Model 3 diġà jinkorporaw ammonti żgħar ta 'silikon fl-elettrodu negattiv.Riċentement, tnieda l-mudell GAC AION LX Plus. Il-verżjoni Qianli hija mgħammra b'teknoloġija tal-batterija taċ-ċippa tal-anodu tas-silikon sponża, li tista 'tikseb 1,000 kilometru ta' ħajja tal-batterija.
4680 anodu tas-silikon tal-batterija
Fil-qosor il-vantaġġi tat-teknoloġija tal-batterija 4680 hija li tista 'ttejjeb il-prestazzjoni filwaqt li tnaqqas l-ispejjeż.
3. L-impatt wiesa 'ta' 4680 batteriji
Il-batterija 4680 mhix rivoluzzjoni teknoloġika sovversiva, mhux avvanz fid-densità tal-enerġija, iżda aktar innovazzjoni fit-teknoloġija tal-proċess.
Madankollu, misjuqa minn Tesla, għall-mudell attwali tas-suq tal-enerġija l-ġdid, il-produzzjoni ta 'batteriji 4680 se tbiddel il-mudell tal-batterija eżistenti.L-industrija inevitabbilment se tfaċċa mewġa ta 'batteriji ċilindriċi ta' volum kbir.
Skont rapporti, Panasonic qed tippjana li tibda produzzjoni tal-massa ta '4680 batterija ta' kapaċità kbira għal Tesla kmieni fl-2023.L-investiment il-ġdid se jkun għoli daqs 80 biljun yen (madwar US $ 704 miljun).Samsung SDI u LG Energy ingħaqdu wkoll mal-iżvilupp tal-batterija 4680.
Domestikament, Yiwei Lithium Energy ħabbret li s-sussidjarja tagħha Yiwei Power qed tippjana li tibni linja ta 'produzzjoni ta' batteriji ċilindriċi kbar ta '20GWh għal vetturi tal-passiġġieri f'Jingmen High-tech Zone. BAK Battery u Honeycomb Energy se jidħlu wkoll fil-qasam ta 'batteriji ċilindriċi kbar. BMW u CATL qed jużaw ukoll b'mod attiv batteriji ċilindriċi kbar, u l-mudell bażiku ġie determinat.
Tqassim ċilindriku tal-batterija tal-manifatturi tal-batteriji
Ir-raba ', il-forza elettromotiva għandha xi tgħid
L-innovazzjoni strutturali tal-batterija ċilindrika kbira bla dubju se tippromwovi l-iżvilupp tal-industrija tal-batterija tal-enerġija. Mhuwiex sempliċi daqs kemm aġġornament mill-batterija 5 għall-batterija 1. Il-ġisem tax-xaħam tiegħu għandu mistoqsijiet kbar.
L-ispiża tal-batterija hija qrib l-40% tal-ispiża tal-vettura kollha. L-importanza tal-batterija bħala l-"qalb" hija evidenti minnha nfisha.Madankollu, bil-popolarità ta 'vetturi tal-enerġija ġodda, id-domanda għall-batteriji qed tiżdied jum b'jum, u l-prezz tal-materjali qed jiżdied. L-innovazzjoni tal-batteriji saret mod importanti għall-kumpaniji tal-karozzi biex jiżviluppaw.
Bl-iżvilupp ta 'teknoloġiji relatati mal-batteriji, vetturi elettriċi affordabbli huma l-kantuniera!
Ħin tal-post: Ġunju-13-2022