BYD pichoqli akkumulyatoridan tortib, Honeycomb Energy kompaniyasining kobaltsiz akkumulyatoriga, so'ngra CATL davridagi natriy-ion batareyasiga qadar quvvat akkumulyatori sanoati doimiy innovatsiyalarni boshdan kechirdi.2020-yil 23-sentabr – Tesla batareyalari kuni Tesla bosh direktori Ilon Mask dunyoga yangi batareya – 4680 akkumulyatorini namoyish etdi.
Ilgari silindrsimon lityum batareyalarning o'lchamlari asosan 18650 va 21700 edi va 21700 18650 ga qaraganda 50% ko'proq energiyaga ega edi.4680 akkumulyatori 21700 batareyadan besh baravar ko'p hujayra sig'imiga ega va yangi akkumulyator har bir kilovatt-soat narxini taxminan 14 foizga kamaytirishi va kruiz masofasini 16 foizga oshirishi mumkin.
Mask bu akkumulyator 25 000 dollarlik elektromobil ishlab chiqarishga imkon berishini ochiqchasiga aytdi.
Xo'sh, bu qo'rqinchli batareya qaerdan paydo bo'ldi?Keyinchalik, ularni birma-bir tahlil qilamiz.
1. 4680 batareya nima?
Teslaning quvvat akkumulyatorlarini nomlash usuli juda oddiy va tushunarli.4680 akkumulyatori, nomidan ko'rinib turibdiki, bitta hujayra diametri 46 mm va balandligi 80 mm bo'lgan silindrsimon batareyadir.
Uch xil o'lchamdagi lityum-ionli silindrsimon batareyalar
Suratdan ko‘rinib turibdiki, Tesla’ning original 18650 akkumulyatori va 21700 akkumulyatori bilan solishtirganda, 4680 akkumulyator baland bo‘yli va baquvvat odamga o‘xshaydi.
Ammo 4680 batareyasi shunchaki o'lchamdagi o'zgarish emas, Tesla ishlashni yaxshilash uchun ko'plab yangi texnologiyalarni o'z ichiga oldi.
Ikkinchidan, 4680 batareyaning yangi texnologiyasi
1. Elektrodsiz quloq dizayni
Intuitiv ravishda, 4680 ning eng katta tuyg'usi bu kattaroqdir.Xo'sh, nima uchun boshqa ishlab chiqaruvchilar o'tmishda batareyani kattaroq qilishmagan?Buning sababi shundaki, hajm qanchalik katta va energiya qanchalik baland bo'lsa, issiqlikni nazorat qilish qiyinroq va yonish va portlashdan kelib chiqadigan xavfsizlik tahdidi shunchalik katta bo'ladi.
Aftidan, Tesla buni ham inobatga olgan.
Oldingi silindrsimon akkumulyator bilan solishtirganda, 4680 akkumulyatorining eng katta konstruktiv innovatsiyasi elektrodsiz ushlagich bo'lib, u to'liq ushlagich sifatida ham tanilgan.An'anaviy silindrsimon akkumulyatorda musbat va salbiy mis plyonkalar va alyuminiy folga ajratgich yig'iladi va o'raladi.Elektrodlarni chiqarish uchun mis folga va alyuminiy folga ikki uchiga yorliq deb ataladigan qo'rg'oshin sim payvandlanadi.
An'anaviy 1860 batareyaning o'rash uzunligi 800 mm.Yaxshi o'tkazuvchanlikka ega mis folga misol qilib oladigan bo'lsak, mis plyonkadan elektr tokini chiqarish uchun yorliqlarning uzunligi 800 mm ni tashkil qiladi, bu 800 mm uzunlikdagi simdan o'tadigan oqimga teng.
Hisob-kitoblarga ko'ra, qarshilik taxminan 20 mŌ, 2170 batareyasining o'rash uzunligi taxminan 1000 mm, qarshilik esa taxminan 23 mŌ.Bir xil qalinlikdagi plyonkani 4680 batareyaga o'tkazish kerakligini osongina aylantirish mumkin va o'rash uzunligi taxminan 3800 mm.
O'rash uzunligini oshirishning ko'plab kamchiliklari mavjud.Elektronlar batareyaning ikkala uchidagi yorliqlarga etib borish uchun uzoqroq masofani bosib o'tishlari kerak, qarshilik kuchayadi va batareya issiqlikka ko'proq moyil bo'ladi.Batareyaning ishlashi yomonlashadi va hatto xavfsizlik muammolarini keltirib chiqaradi.Elektronlar bosib o'tgan masofani qisqartirish uchun 4680 batareyasi elektrodsiz quloq texnologiyasidan foydalanadi.
Elektrodsiz yorliqda yorliqlar yo'q, lekin butun oqim kollektorini yorliqga aylantiradi, o'tkazuvchanlik yo'li endi yorliqga bog'liq emas va oqim yorliq bo'ylab lateral uzatishdan kollektor plastinkasiga uzunlamasına uzatishga o'tkaziladi. joriy kollektor.
Barcha Supero'tkazuvchilar uzunligi 800 dan 1000 mm gacha 1860 yoki 2170 mis folga uzunligi 80 mm (batareya balandligi) ga o'zgardi.Qarshilik 2 mŌ gacha kamayadi va ichki qarshilik iste'moli 2 Vt dan 0,2 Vt gacha kamayadi, bu esa to'g'ridan-to'g'ri kattalik tartibi bilan kamayadi.
Ushbu dizayn batareyaning empedansini sezilarli darajada pasaytiradi va silindrsimon batareyani isitish muammosini hal qiladi.
Bir tomondan, elektrodsiz quloq texnologiyasi oqim o'tkazuvchanligini oshiradi, oqim o'tkazuvchanlik masofasini qisqartiradi va batareyaning ichki qarshiligini sezilarli darajada kamaytiradi;ichki qarshilikning kamayishi joriy ofset fenomenini kamaytirishi va batareyaning ishlash muddatini uzaytirishi mumkin;qarshilikning kamayishi issiqlik ishlab chiqarishni ham kamaytirishi mumkin va elektrod o'tkazuvchan qoplamasi qatlam va batareyaning so'nggi qopqog'i o'rtasidagi samarali aloqa maydoni 100% ga yetishi mumkin, bu esa issiqlik tarqalish qobiliyatini yaxshilashi mumkin.
4680 batareyasi hujayra tuzilishi nuqtai nazaridan yangi turdagi elektrodsiz quloq texnologiyasini qabul qiladi, bu esa xarajatlarni kamaytirishi va samaradorlikni oshirishi mumkin.Boshqa tomondan, yorliqlarni payvandlash jarayoni o'tkazib yuboriladi, ishlab chiqarish samaradorligi yaxshilanadi va payvandlash natijasida yuzaga keladigan nuqson darajasi bir vaqtning o'zida kamayishi mumkin.
Monopol va to'liq qutbli strukturaning sxematik diagrammasi
2. CTC texnologiyasi bilan birlashtirilgan
Umuman olganda, batareya hajmi qanchalik katta bo'lsa, xuddi shu avtomobilga kamroq batareya o'rnatilishi kerak.18650 hujayrali Tesla uchun 7100 hujayra kerak.Agar siz 4680 ta batareyadan foydalansangiz, sizga faqat 900 ta batareya kerak bo'ladi.
Batareyalar qanchalik kam bo'lsa, ular tezroq yig'ilishi mumkin, samaradorlik qanchalik yuqori bo'lsa, oraliq bo'g'inlardagi muammolar ehtimoli kamroq va narx arzonroq bo'ladi.Tesla ma'lumotlariga ko'ra, katta 4680 batareyalar ishlab chiqarish narxini 14% ga kamaytirishi mumkin.
Batareya paketining energiya zichligini oshirish uchun 4680 batareyasi CTC (Cell to Shassis) texnologiyasi bilan birlashtiriladi.Bu akkumulyator hujayralarini to'g'ridan-to'g'ri shassisga birlashtirishdir.Modullar va batareya paketlarini butunlay olib tashlash orqali batareya xujayralari yanada ixcham bo'ladi, batareya qismlari soni sezilarli darajada kamayadi va shassisning bo'sh joydan foydalanishi ham sezilarli darajada yaxshilanadi.
CTC batareyaning strukturaviy kuchiga ma'lum talablarga ega.Batareyaning o'zi juda ko'p mexanik kuchga ega bo'lishi kerak.18650 va 2170 batareyalar bilan solishtirganda, 4680 bitta akkumulyator kattaroq strukturaviy quvvatga va yuqori tizimli quvvatga ega va umumiy kvadrat qobiqli batareya alyuminiy qobiqdir.4680 qobig'i zanglamaydigan po'latdan yasalgan va o'ziga xos strukturaviy mustahkamlik kafolatlangan.
Kvadrat qobiq batareyasi bilan solishtirganda, silindrsimon batareyaning tartibi yanada moslashuvchan bo'ladi, turli xil shassilarga moslasha oladi va sayt bilan yaxshiroq birlashtirilishi mumkin.
"EMF" tadqiqoti va mulohazasiga ko'ra, CTC texnologiyasi 2022 yilda yangi energiya vositalarining tuyeridir va u ham yo'lda vilka hisoblanadi.
Batareyaning tanaga integratsiyalashuvi avtomobilga texnik xizmat ko'rsatishni juda murakkablashtirishi mumkin va batareyani mustaqil ravishda almashtirish qiyin.Sotishdan keyingi xizmatlar narxi oshadi va bu xarajatlar bevosita iste'molchilarga o'tadi, masalan, sug'urta xarajatlari.Maskning ta'kidlashicha, ular kesilishi va almashtirilishi mumkin bo'lgan ta'mirlash relslarini loyihalashtirgan bo'lsa-da, uning qanchalik yaxshi ishlashini ko'rish uchun vaqt kerak bo'ladi.
Ko'pgina avtomobil kompaniyalari o'zlarining CTC texnik echimlarini taklif qilishdi, chunki u nafaqat akkumulyatorni qayta tashkil qiladi, balki tana tuzilishini ham o'zgartirishi kerak.Bu turdosh tarmoqlarning ta'minot zanjirida mehnatni qayta taqsimlash bilan bog'liq.
CTC - bu faqat texnik yo'nalish.Bu akkumulyator tanasi birlashtirilgan, o'zgarmas demontaj.Uning qarshisida yana bir texnologiya bor - batareyani almashtirish.Batareyani almashtirish texnologiyasini qismlarga ajratish oson, lekin batareya batareya quvvatiga katta hissa qo'shadi.Ushbu ikki yo'nalishni qanday tanlash - batareya etkazib beruvchilari va OEM'lar o'rtasidagi o'yin.
CTC texnologiyasi 4680 batareya bilan birlashtirilgan
3. Batareyani ishlab chiqarish jarayonida innovatsiyalar, katod va anod materiallari
Tesla quruq akkumulyator elektrod jarayonidan foydalanadi, hal qiluvchi ishlatish o'rniga, kichik miqdordagi (taxminan 5-8%) mayda kukunli PTFE biriktiruvchi musbat/salbiy elektrod kukuni bilan aralashtiriladi va ekstruder orqali ingichka chiziq hosil qiladi. elektrod materiali, so'ngra tayyor elektrodni hosil qilish uchun elektrod materialining bir chizig'i metall folga oqim kollektoriga laminatlangan.
Shu tarzda ishlab chiqarilgan batareya ekologik jihatdan qulayroqdir.Va bu jarayon batareyaning energiya zichligini oshiradi va ishlab chiqarishning energiya sarfini 10 barobar kamaytiradi.Quruq elektrod texnologiyasi, ehtimol, keyingi avlod uchun texnologik mezonga aylanadi.
Tesla 4680 batareyali quruq elektrod texnologiyasi
Katod materiallariga kelsak, Tesla katoddagi kobalt elementini ham olib tashlashini aytdi.Kobalt qimmat va kam.Uni dunyoning juda kam sonli mamlakatlarida yoki Kongo kabi beqaror Afrika mamlakatlarida qazib olish mumkin.Agar batareya haqiqatan ham kobalt elementini olib tashlasa, bu katta texnologik yangilik deyish mumkin.
Kobalt
Anod materiallari nuqtai nazaridan, Tesla kremniy materiallaridan boshlanadi va hozirda ishlatiladigan grafitni almashtirish uchun ko'proq kremniydan foydalanadi.Kremniyga asoslangan salbiy elektrodning nazariy o'ziga xos quvvati 4200mAh / g gacha, bu grafit salbiy elektroddan o'n baravar yuqori.Biroq, kremniyga asoslangan salbiy elektrodlar, shuningdek, kremniy hajmining oson kengayishi, yomon elektr o'tkazuvchanligi va katta boshlang'ich zaryadsizlanish yo'qotilishi kabi muammolarga ega.
Shuning uchun, materiallarning ish faoliyatini yaxshilash aslida energiya zichligi va barqarorlik o'rtasidagi muvozanatni topishdir va hozirgi kremniyga asoslangan anod mahsulotlari kompozit foydalanish uchun silikon va grafit bilan qo'shiladi.
Tesla kremniy sirtining egiluvchanligini tubdan o‘zgartirishni rejalashtirmoqda, bu uning sinishiga kamroq moyil bo‘ladi, bu texnologiya nafaqat batareyalarni tezroq zaryad qilish imkonini beradi, balki batareyaning ishlash muddatini 20 foizga oshiradi.Tesla yangi materialni "Tesla Silicon" deb nomladi va narxi 1,2 dollar/kVt/soatni tashkil etadi, bu mavjud tuzilgan kremniy jarayonining atigi o'ndan bir qismidir.
Silikon asosidagi anodlar yangi avlod lityum batareya anod materiallari sifatida qabul qilinadi.
Bozorda bir nechta modellar kremniy asosidagi anod materiallaridan foydalanishni boshladilar.Tesla Model 3 kabi modellar allaqachon salbiy elektrodga oz miqdorda kremniyni o'z ichiga oladi.Yaqinda GAC AION LX Plus modeli sotuvga chiqarildi.Qianli versiyasi shimgichli silikon anodli chipli akkumulyator batareyasi texnologiyasi bilan jihozlangan bo'lib, u 1000 kilometr batareyaning ishlash muddatiga erisha oladi.
4680 akkumulyatorli silikon anod
4680 batareya texnologiyasining afzalliklarini umumlashtirsak, u xarajatlarni kamaytirish bilan birga ish faoliyatini yaxshilashi mumkin.
3. 4680 batareyaning uzoqni ko'rgan ta'siri
4680 akkumulyatori buzg'unchi texnologik inqilob emas, energiya zichligidagi yutuq emas, balki jarayon texnologiyasida ko'proq yangilikdir.
Biroq, Tesla tomonidan boshqariladigan yangi energiya bozorining joriy namunasi uchun 4680 ta batareya ishlab chiqarish mavjud batareya modelini o'zgartiradi.Sanoat muqarrar ravishda katta hajmli silindrsimon batareyalar to'lqinini yo'lga qo'yadi.
Maʼlumotlarga koʻra, Panasonic 2023-yil boshida Tesla uchun 4680 dona katta sigʻimli akkumulyatorlarni seriyali ishlab chiqarishni yoʻlga qoʻymoqchi.Yangi sarmoya 80 milliard iyenni (taxminan 704 million AQSh dollari) tashkil etadi.4680 akkumulyatorini ishlab chiqishga Samsung SDI va LG Energy ham qo'shildi.
Mahalliy ravishda Yiwei Lithium Energy o'zining sho'ba korxonasi Yiwei Power Jingmen yuqori texnologiyali zonasida yo'lovchi transport vositalari uchun 20 GVt / soat quvvatga ega katta silindrsimon batareya ishlab chiqarish liniyasini qurishni rejalashtirayotganini e'lon qildi.BAK Battery va Honeycomb Energy ham yirik silindrsimon batareyalar maydoniga kiradi.BMW va CATL ham katta silindrsimon batareyalarni faol ravishda tarqatmoqda va asosiy naqsh aniqlangan.
Batareya ishlab chiqaruvchilarining silindrsimon batareyalar sxemasi
To'rtinchidan, elektromotor kuchning aytadigan narsasi bor
Katta silindrsimon batareyaning strukturaviy innovatsiyasi, shubhasiz, quvvat akkumulyatori sanoatining rivojlanishiga yordam beradi.Bu shunchaki 5-batareyadan 1-batareyaga yangilash kabi oddiy emas.Uning semiz tanasida katta savollar bor.
Batareyaning narxi butun avtomobil narxining 40% ga yaqin.Batareyaning "yurak" sifatida ahamiyati o'z-o'zidan ravshan.Biroq, yangi energiya vositalarining mashhurligi bilan batareyalarga bo'lgan talab kundan-kunga ortib bormoqda va materiallarning narxi oshib bormoqda.Akkumulyatorlarning innovatsiyasi avtomobil kompaniyalari rivojlanishining muhim usuliga aylandi.
Batareya bilan bog'liq texnologiyalarning rivojlanishi bilan arzon elektr transport vositalari burchakda!
Yuborilgan vaqt: 2022 yil 13-iyun