Аз батареяи майсаи BYD, то батареяи бе кобальти Honeycomb Energy ва сипас ба батареяи натрий-ионии даврони CATL, саноати батареяи энергетикӣ навовариҳои пайвастаро аз сар гузаронидааст. 23 сентябри соли 2020 - Рӯзи батареяи Tesla, директори генералии Tesla Илон Маск ба ҷаҳон батареяи нав - батареяи 4680 -ро нишон дод.
Пештар, андозаҳои батареяҳои литийии силиндрӣ асосан 18650 ва 21700 буданд ва 21700 нисбат ба 18650 50% бештар энергия доштанд.Батареяи 4680 нисбат ба батареяи 21700 5 маротиба зиёдтар аст ва батареяи нав метавонад арзиши як киловатт-соатро тақрибан 14% кам кунад ва диапазони крейсериро 16% зиёд кунад.
Маск ошкоро изҳор дошт, ки ин батарея мошини электрикии 25 000 долларро имконпазир месозад.
Пас, ин батареяи таҳдидкунанда аз куҷо пайдо шуд?Сипас, мо онҳоро як ба як таҳлил мекунем.
1. Батареяи 4680 чист?
Тарзи номгузории батареяҳои барқии Tesla хеле содда ва осон аст.Батареяи 4680, тавре ки аз ном бармеояд, батареяи силиндрӣ бо диаметри як ҳуҷайраи 46 мм ва баландии 80 мм мебошад.
Се андозаҳои гуногуни батареяҳои силиндрии литий-ион
Тавре ки аз расм дида мешавад, дар муқоиса бо батареяи аслии Тесла 18650 ва батареяи 21700, батареяи 4680 ба як марди қоматбаланд ва қавӣ монанд аст.
Аммо батареяи 4680 на танҳо тағирёбии андоза аст, Tesla бисёр технологияҳои навро барои беҳтар кардани кор ворид кардааст.
Дуюм, технологияи нави батареяи 4680
1. Тарҳрезии гӯши электрод
Ба таври интуитивӣ, бузургтарин эҳсоси 4680 он аст, ки он калонтар аст.Пас чаро истеҳсолкунандагони дигар батареяро дар гузашта калонтар накарданд.Ин дар он аст, ки ҳаҷм ҳар қадар калонтар ва энергия баландтар бошад, назорати гармӣ душвортар аст ва таҳдиди бехатарӣ аз сӯхтор ва таркиш ҳамон қадар зиёдтар аст.
Аз афташ Tesla инро низ ба назар гирифт.
Дар муқоиса бо батареяи силиндрии қаблӣ, бузургтарин навоварии сохтории батареяи 4680 қуттии электродӣ мебошад, ки бо номи қубури пурра низ маълум аст.Дар батареяи анъанавии силиндрӣ, фолгаҳои мисии мусбат ва манфӣ ва ҷудокунандаи фолгаи алюминӣ ҷамъ карда мешаванд. Барои кашидани электродҳо ба ду нуги фолгаи мис ва фолгаи алюминий сими сурбӣ бо номи табақ кафшер карда мешавад.
Дарозии печи батареяи анъанавии 1860 800 мм аст. Гирифтани фолгаи миси бо гузарониши беҳтар, дарозии лавҳаҳо барои баровардани нерӯи барқ аз фолгаи мис 800 мм аст, ки ба ҷараёне, ки аз сими дарозиаш 800 мм мегузарад, баробар аст.
Аз рӯи ҳисоб, муқовимат тақрибан 20 мΩ, дарозии печи батареяи 2170 тақрибан 1000 мм ва муқовимат тақрибан 23 мОм аст.Онро ба осонӣ табдил додан мумкин аст, ки филми ҳамон ғафсӣ бояд ба батареяи 4680 печонида шавад ва дарозии печ тақрибан 3800 мм аст.
Барои зиёд кардани дарозии печон камбудиҳои зиёд мавҷуданд. Ба электронхо лозим меояд, ки масофаи дарозтарро тай кунанд, то ки ба лавҳаҳои ҳарду канори батарея бирасанд, муқовимат зиёд мешавад ва батарея ба гармӣ бештар майл мекунад.Фаъолияти батарея паст мешавад ва ҳатто мушкилоти бехатариро ба вуҷуд меорад.Барои кӯтоҳ кардани масофаи тайкардаи электронҳо, батареяи 4680 технологияи гӯши электродро истифода мебарад.
Табақи бе электрод табақ надорад, балки тамоми коллектори ҷараёнро ба табақ табдил медиҳад, роҳи гузаронанда дигар аз табақ вобаста нест ва ҷараён аз интиқоли паҳлӯӣ дар баробари табақ ба плитаи коллекторӣ ба интиқоли тӯлонии коллектори ҷорӣ.
Тамоми дарозии ноқил аз 800 то 1000 мм аз 1860 ё 2170 фолгаи миси ба 80 мм (баландии батарея) тағйир ёфт.Муқовимат ба 2mΩ кам карда мешавад ва истеъмоли муқовимати дохилӣ аз 2Вт то 0,2Вт кам карда мешавад, ки мустақиман бо фармоиши бузургӣ кам карда мешавад.
Ин тарҳ муқовимати батареяро хеле кам мекунад ва масъалаи гармкунии батареяи цилиндриро ҳал мекунад.
Аз як тараф, технологияи гӯши электрод майдони интиқоли ҷорӣро зиёд мекунад, масофаи интиқоли ҷорӣро кӯтоҳ мекунад ва муқовимати дохилии батареяро хеле кам мекунад; кам кардани муқовимати дохилӣ метавонад падидаи ҷуброни кунуниро коҳиш диҳад ва мӯҳлати хизмати батареяро дароз кунад; кам кардани муқовимат инчунин метавонад тавлиди гармиро коҳиш диҳад ва қабати гузаронандаи электрод Майдони муассири тамос байни қабат ва сарпӯши охири батарея метавонад ба 100% расад, ки иқтидори паҳншавии гармиро беҳтар мекунад.
Батареяи 4680 аз ҷиҳати сохтори ҳуҷайра як навъи нави технологияи гӯши электродро қабул мекунад, ки метавонад хароҷотро коҳиш диҳад ва самаранокиро баланд бардорад.Аз тарафи дигар, процесси кафшери лавхахо сарфи назар карда мешавад, самараи истехсолот бехтар мегардад ва дар як вакт нуксонхое, ки дар натичаи кафшер ба амал меоянд, кам карда мешаванд.
Диаграммаи схематикии сохтори монополӣ ва пурра қутбӣ
2. Дар якҷоягӣ бо технологияи CTC
Умуман, андозаи батарея ҳар қадар калонтар бошад, дар як мошин камтар батареяҳо насб кардан лозим аст.Бо 18650 ҳуҷайра, як Tesla ба 7100 ҳуҷайра ниёз дорад.Агар шумо 4680 батареяро истифода баред, ба шумо танҳо 900 батарея лозим аст.
Батареяҳо ҳар қадар камтар бошанд, ҳамон қадар тезтар ҷамъ карда мешаванд, самаранокии онҳо баландтар, эҳтимолияти мушкилот дар пайвандҳои мобайнӣ камтар мешавад ва нархи он арзонтар аст.Мувофиқи Tesla, 4680-и калон метавонад нархи истеҳсоли батареяҳоро 14% кам кунад.
Барои беҳтар кардани зичии энергияи бастаи батарея, батареяи 4680 бо технологияи CTC (Cell to Chassis) якҷоя карда мешавад.Он барои ҳамгиро кардани ҳуҷайраҳои батарея бевосита ба шасси мебошад.Бо пурра аз байн бурдани модулҳо ва бастаҳои батарея, ҳуҷайраҳои батарея зичтар мешаванд, шумораи қисмҳои батарея хеле кам мешавад ва истифодаи фазои шасси низ хеле беҳтар карда мешавад.
CTC оид ба қувваи сохтории батарея талаботи муайян дорад. Худи батарея бояд қувваи зиёди механикӣ дошта бошад. Дар муқоиса бо батареяҳои 18650 ва 2170, батареяи ягонаи 4680 дорои қувваи бештари сохторӣ ва қувваи баланди сохторӣ мебошад ва батареяи умумии мураббаъ қабати алюминий аст. Силсилаи 4680 аз пӯлоди зангногир сохта шудааст ва қувваи сохтории хос кафолат дода мешавад.
Дар муқоиса бо батареяи қабати мураббаъ, тарҳбандии батареяи силиндрӣ чандиртар хоҳад буд, метавонад ба шассиҳои гуногун мутобиқ шавад ва бо сайт беҳтар омехта шавад.
Тибқи таҳқиқот ва баррасиҳои "EMF", технологияи CTC ҷӯйбори мошинҳои нави энергетикӣ дар соли 2022 мебошад ва он инчунин як чархи роҳ аст.
Интегратсияи аккумулятор ба корпус метавонад нигоҳдории мошинро хеле душвор гардонад ва батареяро мустақилона иваз кардан душвор аст.Нархи хидматрасонии пас аз фурӯш афзоиш хоҳад ёфт ва ин хароҷот мустақиман ба истеъмолкунандагон, аз қабили хароҷоти суғурта мегузарад.Ҳарчанд Маск иддао дорад, ки онҳо релсҳои таъмириро тарҳрезӣ кардаанд, ки онҳоро буридан ва иваз кардан мумкин аст, барои дидани он, ки он то чӣ андоза хуб кор мекунад, вақт лозим аст.
Бисёре аз ширкатҳои мошинсозӣ қарорҳои техникии CTC-ро пешниҳод карданд, зеро он на танҳо батареяро аз нав танзим мекунад, балки сохтори баданро низ бояд тағир диҳад.Ин ба аз нав таксим кардани мехнат дар занчири таъминоти сохахои ба хам алокаманд вобаста аст.
CTC танҳо як роҳи техникӣ аст.Ин як мақоми батареяи муттаҳидшуда, бетағйир ҷудошуда мебошад.Дар муқобили он технологияи дигар мавҷуд аст - иваз кардани батарея.Технологияи иваз кардани батареяро ҷудо кардан осон аст, аммо батарея ба қувваи батарея саҳми калон мегузорад.Чӣ тавр интихоб кардани ин ду масир бозӣ байни таъминкунандагони батарея ва OEM мебошад.
Технологияи CTC дар якҷоягӣ бо батареяи 4680
3. Навоварӣ дар раванди истеҳсоли батарея, маводи катодӣ ва анодӣ
Tesla раванди электроди батареяи хушкро истифода мебарад, ба ҷои истифодаи ҳалкунанда, миқдори ками (тақрибан 5-8%) як пайвандгари маҳин хокаи PTFE бо хокаи электроди мусбат/манфӣ омехта карда мешавад, то аз экструдер гузарад, то рахи тунуки онро ташкил кунад. маводи электрод, ва сипас як рахи маводи электрод ба коллектори ҷорӣ фолгаи металлӣ ламинат карда шуд, то электроди тайёр ташкил карда шавад.
Батареяе, ки бо ин роҳ истеҳсол мешавад, аз ҷиҳати экологӣ тозатар аст.Ва ин процесс зичии энергияи аккумуляторро зиёд карда, сарфи энергияи истедсолотро 10 баробар кам мекунад.Эҳтимол аст, ки технологияи электроди хушк барои насли оянда нишондиҳандаи технологӣ гардад.
Технологияи электроди хушки батареяи Tesla 4680
Дар робита ба маводи катод, Тесла гуфт, ки он инчунин унсури кобальтро дар катод хориҷ мекунад.Кобальт қимат ва камёб аст.Он метавонад танҳо дар кишварҳои хеле ками ҷаҳон ё дар кишварҳои ноустувори Африқо, ба монанди Конго истихроҷ карда шавад.Агар аккумулятор воқеан элементи кобальтро хориҷ карда тавонад, онро метавон як навоварии бузурги технологӣ гуфт.
кобальт
Дар робита ба маводи анод, Tesla бо маводи кремний оғоз хоҳад кард ва барои иваз кардани графити ҳозира истифодашаванда кремнийро бештар истифода мебарад.Иқтидори мушаххаси назариявии электроди манфии кремний дар асоси 4200 мАч/г аст, ки аз электроди манфии графит даҳ маротиба зиёдтар аст.Бо вуҷуди ин, электродҳои манфии бар кремний асосёфта инчунин мушкилот доранд, ба монанди тавсеаи ҳаҷми осони кремний, ноқилияти бади барқ ва талафоти бузурги заряди ибтидоӣ.
Аз ин рӯ, беҳбуди кори маводҳо воқеан пайдо кардани мувозинат байни зичии энергия ва устуворӣ мебошад ва маҳсулоти мавҷудаи анодҳои кремний барои истифодаи таркибӣ бо кремний ва графит омехта карда мешаванд.
Tesla нақша дорад, ки қобилиятнокии сатҳи кремнийро ба таври куллӣ тағир диҳад, то он ба шикастан камтар майл кунад, технологияе, ки на танҳо батареяҳоро тезтар пур мекунад, балки мӯҳлати хизмати батареяро 20 фоиз зиёд мекунад.Тесла маводи навро "Tesla Silicon" номид ва арзиши он 1,2 доллар/кВт/соатро ташкил медиҳад, ки танҳо як ҳиссаи раванди сохтории кремнийро ташкил медиҳад.
Анодҳои бар кремний асосёфта ҳамчун маводи анодҳои батареяи литийии насли оянда ҳисобида мешаванд.
Якчанд моделҳо дар бозор ба истифодаи маводи анодии кремний шурӯъ кардаанд.Моделҳо ба монанди Tesla Model 3 аллакай миқдори ками кремнийро дар электроди манфӣ дохил мекунанд.Ба наздикӣ модели GAC AION LX Plus ба фурӯш бароварда шуд. Варианти Qianli бо технологияи батареяи чипи анодҳои исфанҷи кремний муҷаҳҳаз шудааст, ки метавонад 1000 километр умри батареяро ба даст орад.
4680 батареяи аноди кремний
Барои ҷамъбасти бартариҳои технологияи батареяи 4680 он аст, ки он метавонад ҳангоми кам кардани хароҷот корҳоро беҳтар кунад.
3. Таъсири фарогири 4680 батарея
Батареяи 4680 инқилоби харобиовари технологӣ нест, на пешрафт дар зичии энергия, балки бештар навовариҳо дар технологияи равандҳо мебошад.
Бо вуҷуди ин, аз ҷониби Tesla, барои намунаи кунунии бозори нави энергия, истеҳсоли 4680 батарея намунаи мавҷудаи батареяро тағир медиҳад.Саноат ногузир мавчи аккумуляторхои цилиндрии калонхачмро ба вучуд меоварад.
Тибқи гузоришҳо, Panasonic нақша дорад, ки дар аввали соли 2023 истеҳсоли оммавии 4680 батареяи калонҳаҷмро барои Tesla оғоз кунад.Сармоягузории нав то 80 миллиард иен (тақрибан 704 миллион доллари ИМА) хоҳад буд.Samsung SDI ва LG Energy низ ба таҳияи батареяи 4680 ҳамроҳ шуданд.
Дар дохили кишвар, Yiwei Lithium Energy эълон кард, ки фаръии он Yiwei Power ба нақша гирифтааст, ки хати истеҳсоли батареяи бузурги силиндрии 20 ГВт-соатро барои мошинҳои мусофирбар дар Минтақаи баландтехнологии Ҷингмен бунёд кунад. Батареяи BAK ва Honeycomb Energy низ ба майдони батареяҳои калони силиндрӣ ворид мешаванд. BMW ва CATL инчунин батареяҳои силиндрии калонро фаъолона ҷойгир мекунанд ва намунаи асосӣ муайян карда шудааст.
Тарҳбандии батареяҳои силиндрии истеҳсолкунандагони батарея
Чорум, қувваи электромобилӣ чизе гуфтан дорад
Навоварии сохтории батареяи калони силиндрӣ бешубҳа ба рушди саноати батареяҳои энергетикӣ мусоидат мекунад. Ин танҳо аз батареяи 5-ум ба батареяи 1-ум навсозӣ кардан осон нест. Бадани фарбеҳи он саволҳои бузург дорад.
Арзиши аккумулятор ба 40 фоизи арзиши тамоми мошин мерасад. Ахамияти батарея хамчун «дил» худ аз худ маълум аст.Бо вуҷуди ин, бо маъруфияти мошинҳои нави энергетикӣ, талабот ба батареяҳо рӯз аз рӯз меафзояд ва нархи маводҳо меафзояд. Навоварии аккумуляторҳо як роҳи муҳими рушди ширкатҳои мошинсозӣ шудааст.
Бо рушди технологияҳои марбут ба батарея, мошинҳои электрикии дастрас танҳо дар гӯша ҳастанд!
Вақти фиристодан: июн-13-2022