Nga bateria me teh të BYD, tek bateria pa kobalt e Honeycomb Energy dhe më pas tek bateria me jon natriumi të epokës CATL, industria e baterive të energjisë ka përjetuar risi të vazhdueshme.23 shtator 2020 - Dita e Baterisë Tesla, CEO i Tesla, Elon Musk i tregoi botës një bateri të re – baterinë 4680.
Më parë, madhësitë e baterive cilindrike të litiumit ishin kryesisht 18650 dhe 21700, dhe 21700 kishte 50% më shumë energji se 18650.Bateria 4680 ka pesë herë kapacitetin e baterisë 21700 dhe bateria e re mund të zvogëlojë koston për kilovat-orë me rreth 14% dhe të rrisë diapazonin e lundrimit me 16%.
Musk tha troç se kjo bateri do të bëjë të mundur një makinë elektrike 25,000 dollarë.
Pra, nga erdhi kjo bateri kërcënuese?Më pas, ne i analizojmë ato një nga një.
1. Çfarë është një bateri 4680?
Mënyra e Teslës për të emërtuar bateritë e energjisë është shumë e thjeshtë dhe e drejtpërdrejtë.Bateria 4680, siç sugjeron emri, është një bateri cilindrike me një diametër të vetëm qelize prej 46 mm dhe një lartësi prej 80 mm.
Tre madhësi të ndryshme të baterive cilindrike litium-jon
Siç shihet nga fotografia, krahasuar me baterinë origjinale 18650 dhe baterinë 21700 të Tesla-s, bateria 4680 duket si një njeri i gjatë dhe i fortë.
Por bateria 4680 nuk është vetëm një ndryshim i madhësisë, Tesla ka inkorporuar shumë teknologji të reja për të përmirësuar performancën.
Së dyti, teknologjia e re e baterisë 4680
1. Dizajni i veshit pa elektrode
Intuitivisht, ndjenja më e madhe e 4680 është se është më i madh.Pra, pse prodhuesit e tjerë nuk e bënë baterinë më të madhe në të kaluarën.Kjo është për shkak se sa më i madh vëllimi dhe sa më e lartë të jetë energjia, nxehtësia është më e vështirë për t'u kontrolluar dhe aq më i madh është kërcënimi i sigurisë nga djegia dhe shpërthimi.
Tesla me sa duket e ka marrë në konsideratë edhe këtë.
Krahasuar me baterinë e mëparshme cilindrike, inovacioni më i madh strukturor i baterisë 4680 është gypi pa elektrodë, i njohur gjithashtu si priza e plotë.Në një bateri tradicionale cilindrike, fletët e bakrit pozitive dhe negative dhe ndarësi i fletës së aluminit grumbullohen dhe mbështillen.Për të nxjerrë elektrodat, një tel plumbi i quajtur skeda është ngjitur në dy skajet e fletës së bakrit dhe letrës së aluminit.
Gjatësia e mbështjelljes së një baterie tradicionale 1860 është 800 mm.Duke marrë si shembull fletën e bakrit me përçueshmëri më të mirë, gjatësia e skedave për të nxjerrë elektricitetin nga fleta e bakrit është 800 mm, që është e barabartë me rrymën që kalon nëpër telin 800 mm të gjatë.
Sipas llogaritjes, rezistenca është rreth 20 mΩ, gjatësia e mbështjelljes së baterisë 2170 është rreth 1000 mm dhe rezistenca është rreth 23 mΩ.Mund të konvertohet lehtësisht që filmi me të njëjtën trashësi duhet të rrotullohet në një bateri 4680, dhe gjatësia e mbështjelljes është rreth 3800 mm.
Ka shumë disavantazhe për rritjen e gjatësisë së mbështjelljes.Elektronet duhet të udhëtojnë një distancë më të gjatë për të arritur skedat në të dy skajet e baterisë, rezistenca do të rritet dhe bateria do të jetë më e prirur ndaj nxehtësisë.Performanca e baterisë do të degradojë dhe madje do të krijojë probleme sigurie.Për të shkurtuar distancën e përshkuar nga elektronet, bateria 4680 përdor teknologjinë e veshit pa elektrodë.
Skeda pa elektrodë nuk ka skeda, por e kthen të gjithë kolektorin aktual në një skedë, rruga përcjellëse nuk varet më nga skeda dhe rryma transferohet nga transmetimi anësor përgjatë skedës në pllakën e kolektorit në transmetimin gjatësor të kolektori aktual.
E gjithë gjatësia përcjellëse ka ndryshuar nga 800 në 1000 mm të gjatësisë së fletës së bakrit 1860 ose 2170 në 80 mm (lartësia e baterisë).Rezistenca zvogëlohet në 2mΩ, dhe konsumi i rezistencës së brendshme zvogëlohet nga 2W në 0.2W, i cili zvogëlohet drejtpërdrejt me një renditje të madhësisë.
Ky dizajn redukton shumë rezistencën e plotë të baterisë dhe zgjidh problemin e ngrohjes së baterisë cilindrike.
Nga njëra anë, teknologjia e veshit pa elektrodë rrit zonën e përcjelljes së rrymës, shkurton distancën e përcjelljes aktuale dhe redukton në masë të madhe rezistencën e brendshme të baterisë;ulja e rezistencës së brendshme mund të zvogëlojë fenomenin e kompensimit aktual dhe të zgjasë jetën e baterisë;ulja e rezistencës mund të zvogëlojë gjithashtu gjenerimin e nxehtësisë dhe veshja përçuese e elektrodës Zona efektive e kontaktit midis shtresës dhe kapakut fundor të baterisë mund të arrijë 100%, gjë që mund të përmirësojë kapacitetin e shpërndarjes së nxehtësisë.
Bateria 4680 adopton një lloj të ri të teknologjisë së veshit pa elektrodë për sa i përket strukturës së qelizës, e cila mund të zvogëlojë kostot dhe të rrisë efikasitetin.Nga ana tjetër, procesi i saldimit të skedave është hequr, efikasiteti i prodhimit është përmirësuar dhe shkalla e defektit të shkaktuar nga saldimi mund të reduktohet në të njëjtën kohë.
Skema skematike e strukturës monopole dhe me pol të plotë
2. Kombinuar me teknologjinë CTC
Në përgjithësi, sa më e madhe të jetë madhësia e baterisë, aq më pak bateri duhen instaluar në të njëjtin automjet.Me 18650 qeliza, një Tesla ka nevojë për 7100 qeliza.Nëse përdorni bateri 4680, ju nevojiten vetëm 900 bateri.
Sa më pak bateri, aq më shpejt mund të montohen, aq më i lartë është efikasiteti, aq më pak mundësi për probleme në lidhjet e ndërmjetme dhe aq më i lirë është çmimi.Sipas Tesla, 4680 i madh mund të ulë çmimin e prodhimit të baterive me 14%.
Për të përmirësuar densitetin e energjisë së paketës së baterisë, bateria 4680 do të kombinohet me teknologjinë CTC (Cell to Chassis).Është për të integruar qelizat e baterisë direkt në shasi.Duke hequr plotësisht modulet dhe paketat e baterive, qelizat e baterisë bëhen më kompakte, numri i pjesëve të baterisë do të reduktohet shumë dhe shfrytëzimi i hapësirës së shasisë gjithashtu do të përmirësohet shumë.
CTC ka kërkesa të caktuara për forcën strukturore të baterisë.Vetë bateria duhet të mbajë shumë forcë mekanike.Krahasuar me bateritë 18650 dhe 2170, bateria e vetme 4680 ka një forcë më të madhe strukturore dhe forcë më të lartë strukturore, dhe bateria e përgjithshme e guaskës katrore është një guaskë alumini.Predha 4680 është prej çeliku inox dhe forca e natyrshme strukturore është e garantuar.
Krahasuar me baterinë me guaskë katrore, paraqitja e baterisë cilindrike do të jetë më fleksibël, mund të përshtatet me një sërë shasish të ndryshme dhe mund të kombinohet më mirë me sitin.
Sipas hulumtimit dhe gjykimit të “EMF”, teknologjia CTC është tuyere e automjeteve me energji të re në vitin 2022, dhe është gjithashtu një degëzim në rrugë.
Integrimi i baterisë në trup mund ta bëjë mirëmbajtjen e automjetit jashtëzakonisht të komplikuar, dhe bateria është e vështirë të zëvendësohet në mënyrë të pavarur.Çmimet e shërbimit pas shitjes do të rriten dhe këto kosto do t'u kalohen drejtpërdrejt konsumatorëve, siç janë kostot e sigurimit.Edhe pse Musk pretendon se ata kanë projektuar shina riparimi që mund të priten dhe zëvendësohen, do të duhet kohë për të parë se sa mirë do të funksionojë.
Shumë kompani makinash kanë propozuar zgjidhjet e tyre teknike CTC, sepse jo vetëm që riorganizon baterinë, por gjithashtu duhet të ndryshojë strukturën e trupit.Kjo lidhet me rindarjen e punës në zinxhirin e furnizimit të industrive të ndërlidhura.
CTC është vetëm një rrugë teknike.Është një trup i integruar i baterisë, i çmontuar i pandryshuar.Ekziston një teknologji tjetër përballë saj - ndërrimi i baterive.Teknologjia e ndërrimit të baterisë është e lehtë për t'u çmontuar, por bateria jep një kontribut të madh në fuqinë e baterisë.Si të zgjidhni këto dy rrugë është një lojë midis furnizuesve të baterive dhe OEM-ve.
Teknologjia CTC e kombinuar me bateri 4680
3. Inovacion në procesin e prodhimit të baterive, materialeve katodë dhe anodë
Tesla do të përdorë procesin e elektrodës së baterisë së thatë, në vend që të përdorë një tretës, një sasi e vogël (rreth 5-8%) e një lidhësi PTFE pluhur të imët përzihet me pluhur elektrodë pozitive/negative, duke kaluar përmes një ekstruderi për të formuar një rrip të hollë. materiali i elektrodës, dhe më pas Një rrip i materialit të elektrodës u laminua në një kolektor aktual me fletë metalike për të formuar elektrodën e përfunduar.
Bateria e prodhuar në këtë mënyrë është më miqësore me mjedisin.Dhe ky proces do të rrisë densitetin e energjisë së baterisë dhe do të zvogëlojë konsumin e energjisë të prodhimit me 10 herë.Teknologjia e elektrodës së thatë ka të ngjarë të bëhet standardi teknologjik për gjeneratën e ardhshme.
Teknologjia e elektrodës së thatë të baterisë Tesla 4680
Për sa i përket materialeve katodë, Tesla tha se do të heqë edhe elementin e kobaltit në katodë.Kobalti është i shtrenjtë dhe i pakët.Ajo mund të minohet vetëm në shumë pak vende në botë, ose në vende të paqëndrueshme afrikane si Kongo.Nëse bateria mund të heqë vërtet elementin e kobaltit, mund të thuhet se është një risi e madhe teknologjike.
Kobalt
Për sa i përket materialeve anode, Tesla do të fillojë me materiale silikoni dhe do të përdorë më shumë silikon për të zëvendësuar grafitin që përdoret aktualisht.Kapaciteti specifik teorik i elektrodës negative me bazë silikoni është aq i lartë sa 4200 mAh/g, që është dhjetë herë më i lartë se ai i elektrodës negative të grafitit.Megjithatë, elektrodat negative me bazë silikoni kanë gjithashtu probleme të tilla si zgjerimi i lehtë i vëllimit të silikonit, përçueshmëria e dobët elektrike dhe humbja e madhe fillestare e ngarkesës-shkarkimit.
Prandaj, përmirësimi i performancës së materialeve është në fakt gjetja e një ekuilibri midis densitetit të energjisë dhe stabilitetit, dhe produktet aktuale të anodës me bazë silikoni janë të dopuara me silikon dhe grafit për përdorim të përbërë.
Tesla planifikon të ndryshojë rrënjësisht lakueshmërinë e sipërfaqes së silikonit për ta bërë atë më pak të prirur ndaj thyerjes, një teknologji që jo vetëm që lejon bateritë të ngarkohen më shpejt, por gjithashtu rrit jetëgjatësinë e baterisë me 20 për qind.Tesla e quajti materialin e ri "Tesla Silicon" dhe kostoja është 1.2 $/KWh, që është vetëm një e dhjeta e procesit ekzistues të strukturuar të silikonit.
Anodat me bazë silikoni konsiderohen si materialet anode të baterive të litiumit të gjeneratës së ardhshme.
Disa modele në treg kanë filluar të përdorin materiale anode me bazë silikoni.Modele të tilla si Tesla Model 3 tashmë përfshijnë sasi të vogla silikoni në elektrodën negative.Së fundmi është lançuar modeli GAC AION LX Plus.Versioni Qianli është i pajisur me teknologjinë e baterisë me çip anodë silikoni sfungjeri, i cili mund të arrijë 1000 kilometra jetëgjatësi të baterisë.
Anodë silikoni me bateri 4680
Për të përmbledhur avantazhet e teknologjisë së baterisë 4680 është se ajo mund të përmirësojë performancën duke ulur kostot.
3. Ndikimi i gjerë i 4680 baterive
Bateria 4680 nuk është një revolucion teknologjik subversiv, jo një përparim në densitetin e energjisë, por më shumë një risi në teknologjinë e procesit.
Megjithatë, i drejtuar nga Tesla, për modelin aktual të tregut të ri të energjisë, prodhimi i 4680 baterive do të ndryshojë modelin ekzistues të baterive.Industria në mënyrë të pashmangshme do të shkaktojë një valë të baterive cilindrike me vëllim të madh.
Sipas raportimeve, Panasonic planifikon të fillojë prodhimin masiv të 4680 baterive me kapacitet të madh për Tesla në fillim të vitit 2023.Investimi i ri do të jetë deri në 80 miliardë jen (afërsisht 704 milionë dollarë).Samsung SDI dhe LG Energy i janë bashkuar gjithashtu zhvillimit të baterisë 4680.
Brenda vendit, Yiwei Lithium Energy njoftoi se filiali i saj Yiwei Power planifikon të ndërtojë një linjë prodhimi të baterive të mëdha cilindrike 20 GWh për automjetet e pasagjerëve në Zonën e teknologjisë së lartë Jingmen.BAK Battery dhe Honeycomb Energy do të hyjnë edhe në fushën e baterive të mëdha cilindrike.BMW dhe CATL po vendosin gjithashtu në mënyrë aktive bateri të mëdha cilindrike dhe modeli bazë është përcaktuar.
Paraqitja cilindrike e baterive të prodhuesve të baterive
Së katërti, forca elektromotore ka diçka për të thënë
Inovacioni strukturor i baterisë së madhe cilindrike do të nxisë padyshim zhvillimin e industrisë së baterive të energjisë.Nuk është aq e thjeshtë sa thjesht përmirësimi nga bateria e 5-të në baterinë e parë.Trupi i tij dhjamor ka pyetje të mëdha.
Kostoja e baterisë është afër 40% e kostos së të gjithë automjetit.Rëndësia e baterisë si "zemër" është e vetëkuptueshme.Megjithatë, me popullaritetin e automjeteve me energji të re, kërkesa për bateri po rritet dita ditës, dhe çmimi i materialeve po rritet.Inovacioni i baterive është bërë një mënyrë e rëndësishme për zhvillimin e kompanive të makinave.
Me zhvillimin e teknologjive të lidhura me bateritë, automjetet elektrike të përballueshme janë afër!
Koha e postimit: Qershor-13-2022