BYD-ийн иртэй батерейгаас эхлээд Honeycomb Energy-ийн кобальтгүй батерей, дараа нь CATL эриний натрийн ион батерей хүртэл эрчим хүчний батерейны салбарт тасралтгүй шинэчлэлтийг туулж ирсэн.2020 оны 9-р сарын 23 - Теслагийн батерейны өдөр Tesla компанийн гүйцэтгэх захирал Илон Маск дэлхий дахинд шинэ батерей буюу 4680 батерейг үзүүлэв.
Өмнө нь цилиндр хэлбэртэй литийн батерейны хэмжээ нь ихэвчлэн 18650 ба 21700 байсан бөгөөд 21700 нь 18650-аас 50% илүү энергитэй байсан.4680 батерей нь 21700 батерейгаас тав дахин их зайтай бөгөөд шинэ батерей нь киловатт цагийн зардлыг 14 орчим хувиар бууруулж, аяллын хүрээг 16 хувиар нэмэгдүүлэх боломжтой юм.
Маск энэхүү батерей нь 25,000 долларын үнэтэй цахилгаан машин бүтээх боломжтой гэж шулуухан хэлсэн.
Тэгэхээр, энэ аюултай батерей хаанаас ирсэн бэ?Дараа нь бид тэдгээрийг нэг нэгээр нь шинжилнэ.
1. 4680 батерей гэж юу вэ?
Теслагийн цахилгаан батерейг нэрлэх арга нь маш энгийн бөгөөд ойлгомжтой.4680 батерей нь нэрнээс нь харахад нэг эсийн диаметр нь 46 мм, 80 мм өндөртэй цилиндр хэлбэртэй батерей юм.
Гурван өөр хэмжээтэй лити-ион цилиндр батерей
Зурагнаас харахад Теслагийн оригинал 18650 батерей, 21700 батерейтай харьцуулахад 4680 батарей нь өндөр биетэй, хүчирхэг хүн шиг харагдаж байна.
Гэхдээ 4680 батерей нь зөвхөн хэмжээсийг өөрчилсөн зүйл биш, Тесла гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд маш олон шинэ технологийг нэвтрүүлсэн.
Хоёрдугаарт, 4680 батерейны шинэ технологи
1. Электродгүй чихний загвар
Зөн совингийн хувьд 4680-ийн хамгийн том мэдрэмж бол илүү том байх явдал юм.Тэгвэл бусад үйлдвэрлэгчид яагаад өмнө нь зайгаа томруулж чадаагүй юм бэ?Учир нь эзэлхүүн ихсэх тусам эрчим хүч ихсэх тусам дулааныг хянахад хэцүү бөгөөд шатах, дэлбэрэлтээс үүсэх аюулгүй байдалд заналхийлдэг.
Тесла ч үүнийг анхаарч үзсэн бололтой.
Өмнөх цилиндр хэлбэртэй батерейтай харьцуулахад 4680 батерейны хамгийн том бүтцийн шинэлэг зүйл бол электродгүй чих, мөн бүтэн чих гэж нэрлэгддэг.Уламжлалт цилиндр батерейнд эерэг ба сөрөг зэс тугалган цаас, хөнгөн цагаан тугалган тусгаарлагчийг давхарлаж, шархлуулдаг.Электродуудыг гаргаж авахын тулд зэс тугалган цаас болон хөнгөн цагаан тугалган цаасны хоёр үзүүрт хавчаар гэж нэрлэгддэг хар тугалга утсыг гагнаж байна.
Уламжлалт 1860 батерейны ороомгийн урт нь 800 мм байна.Илүү сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай зэс тугалган цаасыг жишээ болгон авч үзвэл, зэс тугалган цааснаас цахилгааныг гаргаж авах хавчууруудын урт нь 800 мм бөгөөд энэ нь 800 мм урт утсаар дамжин өнгөрөх гүйдэлтэй тэнцэнэ.
Тооцооллын дагуу эсэргүүцэл нь ойролцоогоор 20 мОм, 2170 батерейны ороомгийн урт нь ойролцоогоор 1000 мм, эсэргүүцэл нь 23 мОм байна.Ижил зузаантай хальсыг 4680 батерей болгон өнхрүүлэх шаардлагатай бөгөөд ороомгийн урт нь 3800 мм орчим байна.
Ороомгийн уртыг нэмэгдүүлэх нь олон сул талуудтай.Электронууд зайны хоёр үзүүрт байгаа хавчууруудад хүрэхийн тулд илүү хол зайд явах шаардлагатай бөгөөд эсэргүүцэл нэмэгдэж, батерей нь халаахад илүү өртөмтгий болно.Батерейны гүйцэтгэл муудаж, бүр аюулгүй байдлын асуудал үүсгэх болно.Электронуудын туулах зайг богиносгохын тулд 4680 батерей нь электродгүй чихний технологийг ашигладаг.
Электродгүй хавчуур нь хавчуургүй, харин гүйдлийн коллекторыг бүхэлд нь хавчаар болгон хувиргаж, дамжуулагч зам нь хавчуураас хамаарахаа больсон бөгөөд гүйдэл нь хавчаарын дагуух хажуугийн дамжуулалтаас коллекторын хавтан руу уртааш дамжуулалт руу шилждэг. одоогийн коллектор.
Дамжуулагчийн бүх урт нь 1860 эсвэл 2170 зэс тугалган цаасны уртаас 800 1000 мм-ээс 80 мм (батарейны өндөр) болж өөрчлөгдсөн.Эсэргүүцлийг 2мОм хүртэл бууруулж, дотоод эсэргүүцлийн зарцуулалтыг 2Вт-аас 0.2Вт хүртэл бууруулж, дарааллаар нь шууд бууруулдаг.
Энэхүү загвар нь батерейны эсэргүүцлийг ихээхэн бууруулж, цилиндр батерейны халаалтын асуудлыг шийддэг.
Нэг талаас электродгүй чихний технологи нь гүйдэл дамжуулах талбайг нэмэгдүүлж, гүйдэл дамжуулах зайг богиносгож, батерейны дотоод эсэргүүцлийг ихээхэн бууруулдаг;дотоод эсэргүүцлийг багасгах нь одоогийн офсет үзэгдлийг бууруулж, батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгах боломжтой;Эсэргүүцлийн бууралт нь дулааны ялгаралтыг бууруулж, электродын дамжуулагч бүрээстэй. Давхарга ба батерейны төгсгөлийн тагны хоорондох үр дүнтэй контактын талбай нь 100% хүрч, дулаан ялгаруулах чадварыг сайжруулдаг.
4680 зай нь эсийн бүтцийн хувьд шинэ төрлийн электродгүй чихний технологийг нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь зардлыг бууруулж, үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжтой юм.Нөгөөтэйгүүр, гагнуурын гагнуурын процессыг орхигдуулж, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлж, гагнуурын улмаас үүссэн согогийн хэмжээг нэгэн зэрэг бууруулж болно.
Монопол ба бүрэн туйлын бүтцийн бүдүүвч диаграм
2. CTC технологитой хослуулсан
Ерөнхийдөө батерейны хэмжээ том байх тусам нэг машинд цөөн тооны батерей суурилуулах шаардлагатай болдог.18650 эстэй Tesla-д 7100 эс хэрэгтэй.Хэрэв та 4680 батерей ашигладаг бол 900 батерей л хэрэгтэй.
Батерейнууд бага байх тусам хурдан угсарч, үр ашиг өндөр, завсрын холбоосуудад асуудал гарах магадлал бага, үнэ нь хямд болно.Теслагийн үзэж байгаагаар том 4680 нь батерейны үйлдвэрлэлийн үнийг 14% бууруулж чадна.
Батерейны эрчим хүчний нягтралыг сайжруулахын тулд 4680 батерейг CTC (Cell to Chassis) технологитой хослуулах болно.Энэ нь батерейны эсүүдийг явах эд анги руу шууд нэгтгэх явдал юм.Модулиуд болон батерейны багцуудыг бүрэн салгаснаар зайны эсүүд илүү нягт болж, батерейны эд ангиудын тоо эрс багасч, явах эд ангиудын орон зайн ашиглалт мөн ихээхэн сайжирна.
CTC нь батерейны бүтцийн бат бөх байдалд тодорхой шаардлага тавьдаг.Зай нь өөрөө маш их механик хүчийг даах ёстой.18650 ба 2170 батерейтай харьцуулахад 4680 дан зай нь илүү том бүтцийн бат бөх, илүү өндөр бүтцийн бат бөх бөгөөд ерөнхий дөрвөлжин бүрхүүлийн зай нь хөнгөн цагаан бүрхүүл юм.4680 бүрхүүл нь зэвэрдэггүй гангаар хийгдсэн бөгөөд угаасаа бүтцийн бат бөх чанар нь баталгаатай.
Дөрвөлжин бүрхүүлтэй батерейтай харьцуулахад цилиндр хэлбэртэй батерейны зохион байгуулалт нь илүү уян хатан, янз бүрийн явах эд ангиудад дасан зохицож, сайттай илүү сайн хослуулах боломжтой.
"EMF"-ийн судалгаа, дүгнэлтээр CTC технологи нь 2022 оны шинэ эрчим хүчний автомашины тулгуур, мөн замын салаа юм.
Батерейг их биед нэгтгэх нь тээврийн хэрэгслийн засвар үйлчилгээг маш төвөгтэй болгодог бөгөөд зайг бие даан солиход хэцүү байдаг.Борлуулалтын дараах үйлчилгээний үнэ өсөх ба эдгээр зардал нь даатгалын зардал гэх мэт хэрэглэгчдэд шууд шилжинэ.Хэдийгээр Маск зүсэж, сольж болох засварын төмөр зам зохион бүтээсэн гэж мэдэгдэж байгаа ч энэ нь хэр сайн ажиллахыг харахад цаг хугацаа шаардагдана.
Олон автомашины компаниуд өөрсдийн CTC техникийн шийдлүүдийг санал болгосон, учир нь энэ нь зөвхөн батерейг өөрчлөөд зогсохгүй биеийн бүтцийг өөрчлөх шаардлагатай болдог.Энэ нь холбогдох салбаруудын нийлүүлэлтийн сүлжээнд хөдөлмөрийн дахин хуваарилалттай холбоотой юм.
CTC бол зүгээр л техникийн зам юм.Энэ нь батерейны биеийг нэгтгэсэн, өөрчлөгдөөгүй задлах юм.Үүний эсрэг талд өөр нэг технологи бий - зайгаа солих.Зай солих технологи нь задлахад хялбар боловч батерей нь батерейны хүч чадалд ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг.Эдгээр хоёр замыг хэрхэн сонгох вэ гэдэг нь батерей нийлүүлэгчид болон OEM-уудын хоорондох тоглоом юм.
CTC технологи нь 4680 батерейтай хослуулсан
3. Аккумлятор үйлдвэрлэх процесс, катод, анод материалын инноваци
Тесла хуурай батерейны электродын процессыг ашиглан уусгагчийн оронд бага хэмжээний (ойролцоогоор 5-8%) нилээд нунтагласан PTFE холбогчийг эерэг/сөрөг электродын нунтагтай хольж, экструдерээр дамжуулж нимгэн тууз үүсгэнэ. электродын материал, дараа нь электродын материалын туузыг металл тугалган гүйдэл цуглуулагч руу хавсаргаж, эцсийн электродыг үүсгэв.
Ийм аргаар үйлдвэрлэсэн зай нь байгаль орчинд ээлтэй.Мөн энэ процесс нь батерейны эрчим хүчний нягтыг нэмэгдүүлж, үйлдвэрлэлийн эрчим хүчний хэрэглээг 10 дахин бууруулах болно.Хуурай электродын технологи нь дараагийн үеийнхний технологийн жишиг болох магадлалтай.
Tesla 4680 батерейны хуурай электродын технологи
Катодын материалын хувьд Тесла катод дахь кобальт элементийг мөн арилгана гэж хэлсэн.Кобальт нь үнэтэй бөгөөд ховор.Үүнийг дэлхийн маш цөөхөн улс, эсвэл Конго зэрэг тогтворгүй Африкийн орнуудад л олборлож болно.Хэрэв аккумулятор үнэхээр кобальт элементийг арилгаж чадах юм бол энэ нь технологийн томоохон шинэчлэл гэж хэлж болно.
кобальт
Анодын материалын хувьд Тесла цахиурын материалаас эхэлж, одоо ашиглаж байгаа бал чулууг орлуулахын тулд илүү их цахиур ашиглах болно.Цахиурт суурилсан сөрөг электродын онолын хувийн хүчин чадал нь 4200mAh/g өндөр бөгөөд энэ нь бал чулуу сөрөг электродынхоос арав дахин их юм.Гэсэн хэдий ч цахиурт суурилсан сөрөг электродууд нь цахиурын эзэлхүүнийг хялбархан тэлэх, цахилгаан дамжуулах чанар муу, анхны цэнэг алдалтын алдагдал зэрэг асуудлуудтай байдаг.
Тиймээс материалын гүйцэтгэлийг сайжруулах нь эрчим хүчний нягтрал ба тогтвортой байдлын хоорондын тэнцвэрийг олох явдал бөгөөд одоогийн цахиурт суурилсан анодын бүтээгдэхүүнийг нийлмэл хэрэглээнд зориулж цахиур, бал чулуугаар холбосон байдаг.
Тесла цахиурын гадаргуугийн уян хатан чанарыг үндсээр нь өөрчлөхөөр төлөвлөж байгаа бөгөөд энэ нь батарейг хурдан цэнэглээд зогсохгүй батерейны ажиллах хугацааг 20 хувиар уртасгах технологи юм.Тесла шинэ материалаа "Tesla Silicon" гэж нэрлэсэн бөгөөд өртөг нь 1.2 доллар/кВт цаг байгаа нь одоо байгаа бүтэцтэй цахиурын процессын аравны нэг л юм.
Цахиурт суурилсан анодыг дараагийн үеийн литийн батерейны анодын материал гэж үздэг.
Зах зээл дээрх цөөн хэдэн загварууд цахиур дээр суурилсан анодын материалыг ашиглаж эхэлсэн.Tesla Model 3 зэрэг загварууд аль хэдийн сөрөг электродод бага хэмжээний цахиур агуулсан байдаг.Саяхан GAC AION LX Plus загварыг худалдаанд гаргасан.Qianli хувилбар нь хөвөн цахиурын анодын чип батерейны технологиор тоноглогдсон бөгөөд энэ нь 1000 км зайны ажиллах хугацаатай байдаг.
4680 зайны цахиурын анод
4680 батерейны технологийн давуу талыг нэгтгэн дүгнэж хэлэхэд энэ нь зардлыг бууруулахын зэрэгцээ гүйцэтгэлийг сайжруулж чаддаг.
3. 4680 батерейны асар их нөлөө
4680 батерей нь хорлон сүйтгэх технологийн хувьсгал биш, эрчим хүчний нягтралд гарсан нээлт биш, харин процессын технологийн шинэчлэл юм.
Гэсэн хэдий ч Теслагийн удирдаж буй эрчим хүчний шинэ зах зээлийн өнөөгийн хэв маягийн хувьд 4680 ширхэг батерей үйлдвэрлэх нь одоо байгаа батерейны загварыг өөрчлөх болно.Аж үйлдвэр нь том эзэлхүүнтэй цилиндр батерейны давалгааг эхлүүлэх нь гарцаагүй.
Мэдээллийн дагуу Panasonic компани 2023 оны эхээр Tesla-д зориулж 4680 том багтаамжтай батерейг бөөнөөр үйлдвэрлэж эхлэхээр төлөвлөж байна.Шинэ хөрөнгө оруулалт нь 80 тэрбум иен (ойролцоогоор 704 сая ам.доллар) болно.Samsung SDI болон LG Energy нар мөн 4680 батерейны хөгжилд нэгдсэн.
Дотоодын хувьд Yiwei Lithium Energy өөрийн охин компани Yiwei Power нь Жингмень өндөр технологийн бүсэд суудлын автомашинд зориулсан 20 ГВт-ын багтаамжтай том цилиндр батерей үйлдвэрлэх шугам барихаар төлөвлөж байгаагаа зарлав.BAK Battery болон Honeycomb Energy нь мөн том цилиндр хэлбэртэй батерейны салбарт орох болно.BMW болон CATL нь том цилиндр хэлбэртэй батерейг идэвхтэй ашиглаж байгаа бөгөөд үндсэн загвар нь тодорхойлогдсон.
Батерейны үйлдвэрлэгчдийн цилиндр хэлбэртэй батерейны зохион байгуулалт
Дөрөвдүгээрт, цахилгаан хөдөлгөгч хүч нь хэлэх зүйлтэй
Том цилиндр хэлбэртэй батерейны бүтцийн шинэчлэл нь цахилгаан батерейны салбарын хөгжлийг дэмжих нь дамжиггүй.Энэ нь зүгээр л 5-р батерейгаас 1-р батерейг шинэчлэхтэй адил энгийн зүйл биш юм.Түүний тарган бие нь маш их асуултуудтай байдаг.
Батерейны үнэ нь бүхэл бүтэн тээврийн хэрэгслийн зардлын 40 орчим хувьтай тэнцдэг.Батерей нь "зүрх" болохын ач холбогдол нь өөрөө тодорхой юм.Гэсэн хэдий ч шинэ эрчим хүчний автомашинууд түгээмэл болсноор батерейны эрэлт хэрэгцээ өдрөөс өдөрт нэмэгдэж, материалын үнэ өссөөр байна.Батерейны инноваци нь автомашины компаниудын хөгжлийн чухал арга зам болсон.
Батерейтай холбоотой технологи хөгжихийн хэрээр боломжийн үнэтэй цахилгаан машинууд бараг л булан тойроод байна!
Шуудангийн цаг: 2022 оны 6-р сарын 13