Аккумулятор 4680 что это

Устройство ячейки 4680 и подробности о Tesla за $25,000

Говорить о главной новости, ради которой затевался весь Battery Day, а именно о презентации новой аккумуляторной ячейки Tesla 4860, только в контексте увеличения емкости батарей электрокаров марки — значит не видеть всей картины.

Основная задача Tesla, как первопроходца в популяризации электротранспорта, состоит в создании доступного электромобиля для широкого потребителя. Tesla Model 3 стала первым шагом в данном направлении, однако, электромобили все еще не доступны для всех категорий потребителей. По расчетам компании, стоимость кВт*ч энергии необходимо уменьшить вдвое, чтобы электромобиль по стоимости сравнялся с автомобилем с ДВС и оказался значительно выгоднее с учетом дальнейшей эксплуатации.

Обширный план сокращения затрат на производство батарей, который состоит из 5 больших шагов, и был представлен Маском на самом деле.

Шаг 1. Строение аккумуляторной ячейки

Емкость ячейки 4680 в 5 раз выше, чем у ячейки 2170, которая на данный момент используется в батареях на электромобилях компании. Мощность увеличилась в 6 раз, а запас хода электрокара с такими ячейками будет больше примерно на 16%.

Однако, нельзя было просто взять и увеличить объем ячейки. Новый формфактор со столь высокой емкостью сопряжен с рядом технических проблем, в частности, с отводом тепла от элемента. В решении данной проблемы кроется инновационность представленной ячейки — в Tesla нашли способ убрать медный вкладыш и внедрить теплорассеивающую медную прокладку по диаметру ячейки. Помимо сокращения издержек при производстве, такое решение уменьшит нагрев при зарядке, соответственно, ускоряя процесс заряда.

К слову, по расчетам инженеров Tesla, форм-фактор 4680 оптимален — при большем диаметре увеличится сопротивление, что негативно отразится на запасе хода.

Новая аккумуляторная ячейка снизит стоимость кВт*ч на 14%.

Шаг 2. Производство ячеек

Процесс производства аккумуляторной ячейки состоит из 4 этапов: создание электрода, намотка электрода, сборка ячейки, заполнение электролитом и зарядка. При производстве старых батарей между вторым и третьим этапам необходима пауза — конвейер должен двигаться прерывисто, чтобы припаять вкладыш.

Технология ячейки 4680 позволяет организовать сборку без пауз. В результате, чтобы произвести ячеек на 1 ГВт*ч требуется на 75% меньше затрат, а необходимая производственная площадь сокращается примерно в 10 раз. Результат — стоимость кВт*ч снижается еще на 18%.

Шаг 3. Материалы анода

Решение,которое предлагает Tesla — напыление полимерного покрытия на кремний для его стабилизации и последующее создание сети посредством другого вещества. Звучит сложно, но на деле все достаточно легко осуществимо и может увеличить запас хода электрокара на 20%. А стоимость кВт*ч снижается еще на 5%.

Шаг 4. Отказ от кобальта в составе катода

Tesla предлагает заменить кобальт никелем, увеличить долю лития, добавить новое покрытие и легирование катода. Результат — 15%-е снижение стоимости кВт*ч.

Шаг 5. Литье кузовов электромобилей

Tesla Model Y должен стать первой моделью, на которой Tesla опробует отлив кузова целиком в специальной машине. Такой подход позволит снизить издержки на производство кузовов примерно на 40% и сократить числе необходимых деталей на кузове на 79 штук.

По подсчетам Tesla, все вышеназванные шаги позволят снизить стоимость кВт*ч на 56%, что сделает электромобиль доступнее автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Постепенное внедрение этих технологий откроет Tesla путь к выпуску доступного электрокара, стоимость которого в США может составить $25,000.

Маск утверждает, что такой электромобиль Tesla запустит в ближайшие 3 года. При этом, электрокар будет снабжен автопилотом последнего поколения, что абсолютно нехарактерно для автомобилей данного ценового диапазона.

Источник

Ячейки типоразмера 4680 откроют путь на рынок для доступных электромобилей

По неофициальным данным, именно инженеры Panasonic разработали для Tesla аккумуляторные ячейки типоразмера 4680, обещающие увеличить количество хранимой электроэнергии и снизить себестоимость аккумуляторов, поэтому вполне закономерно, что обе компании сейчас вовлечены в процесс подготовки новых батарей к серийному производству.

реклама

Представители Panasonic признались Bloomberg, что техника безопасности очень важна при производстве аккумуляторов нового типоразмера, поэтому быстро нарастить объёмы выпуска не удастся. Особой проблемой становится и отвод тепла, поскольку толщина корпуса элемента увеличилась. Зато количество ячеек на одну тяговую батарею сократится с четырёх тысяч до пяти сотен штук, и это сделает батареи для электромобилей дешевле.

реклама

По мнению сотрудников Panasonic, именно появление на рынке ячеек типа 4680 позволит создавать более доступные электромобили. Сейчас на стоимость батареи приходится до 30% всех затрат на выпуск электромобиля. Илон Маск (Elon Musk) пообещал, что за три года выведет на рынок электромобиль стоимостью от $25 000. Аналогичная машина готовится для китайского рынка, хотя нельзя исключать, что они будут различаться с глобальной версией. Ячейки типоразмера 4680 также пригодятся и при производстве грузовиков Semi, поскольку их задача заключается в получении максимальной дальности хода при минимальной массе батарей.

Источник

Tesla представила свои «бисквитные» аккумуляторы, которые сделают электромобили дешевле

Новый формат ячеек — 4680

Шпионские фото так называемых «бисквитных» аккумуляторов Tesla (такое название они получили за характерную форму) появились на прошлой неделе, а на этой, на сегодняшнем мероприятии Tesla Battery Day, компания официально представила аккумуляторные ячейки собственной разработки. И производиться они, к слову, тоже будут самостоятельно. Новинка обозначена форматом 4680, где 46 мм — это диаметр, а 80 мм — высота.

Самой большой проблемой столь крупных ячеек является их нагрев, но в Tesla решили эту проблема, кардинального переработав компоновку ячейки. На изображениях ниже — наглядное сравнение старых ячеек и новых.

Так выглядит «старая» аккумуляторная ячейка. . а так — новая.

В Tesla отмечают, что увеличение габаритов позволило в разы улучшить основные параметры, но при этом запас хода повысится лишь на 16%. Стоимость таких ячеек на 14% ниже в сравнении с нынешними, но так как для собранной аккумуляторной батареи нужно меньше элементов, то экономия на готовой батарее получается даже больше. К примеру, если сами компоненты аккумулятора для электромобиля стоят условно $100 за кВт·ч, то с упаковкой, элементами управления и охлаждения стоимость поднимается уже до $125-130 за кВт·ч, так что суммарная экономия при использовании элементов 4680 может достигать 20% или даже 25%.

Много это или мало? Например, если в 2010 году стоимость одного кВт·ч автомобильной аккумуляторной батареи составляла $1100, то в 2019 году — уже $156. То есть за 10 лет кВт·ч стал дешевле на 87%. Сейчас Tesla за раз (точнее, за год-два) снизит стоимость еще на 20-25% — это существенно.

Эксперты считают, что стоимость одного кВт·ч автомобильных аккумуляторов упадет до отметки $100 к 2023 году, но в Tesla планируют снизить стоимость аккумуляторов для своих авто в течение этого срока еще больше. Аккумуляторная батарея для современного электромобиля в собранном виде сейчас стоит $10 000-12 000, в Tesla рассчитывают на снижение цены до отметки $6000 и даже ниже. Это, в свою очередь, позволит снизить стоимость электромобилей до уровня обычных авто с ДВС. И как раз применение элементов формата 4680 — ключевое решение, которое позволит Tesla выпустить электромобиль за $25 000. К слову, одним из первых электромобилей компании с ячейками формата 4680 станет ураганный Model S Plaid.

Источник

Tesla представила батарею повышенной мощности (на самом деле нет)

Событие, которое было два раза перенесено и которое обещало перевернуть мир литийсодержащих аккумуляторов, свершилось — Илон Маск представил новые батареи для будущих электромобилей. Новые аккумуляторные ячейки стали в 6 раз мощнее и в 5 раз ёмче. Но рано радоваться. Без подтасовки не обошлось.

Аккумуляторная ячейка Tesla 4680 (Tesla)

Фактически ёмкость новых литийсодержащих аккумуляторных ячеек Tesla выросла за счёт увеличения объёма ячейки. В компании представили новый увеличенный формфактор аккумулятора, который назвали 4680 (46 мм в диаметре и 80 мм высотой). По сравнению с аккумуляторной ячейкой 2170, которая до этого использовалась и будет использоваться дальше в блоках тяговых аккумуляторов электромобилей Tesla, физический объём элемента 4680 в шесть раз больше.

Нетрудно заметить, что ёмкость в пересчёте на объём элемента даже стала меньше — она увеличилась только в пять раз. Однако это даст небольшой выигрыш в составе блока батарей, что увеличит дальность пробега на одном заряде примерно на 16 %.

Отметим, что переход на новый формфактор был сопряжён с преодолением ряда технических проблем. Например, задачу по эффективному отводу тепла от элемента решили путём отказа от медного вкладыша и переходом к теплорассеивающей медной прокладке по диаметру элемента.

Новый элемент использует новый теплорассеивающий вкладыш (на фото справа)

Новый формфактор также приведёт к снижению стоимости хранения киловатт-часа примерно на 14 %. Ожидается, что паритет между бензиновыми автомобилями и электромобилями с точки зрения затрат на «топливо» произойдёт тогда, когда стоимость блока батарей за каждый киловатт-час снизится до $100. По данным консалтинговой компании Cairn Energy Research Advisors, аккумуляторные батареи Tesla в 2019 году стоили $156 долларов за киловатт-час. К сожалению, обещанные 14 % экономии проблемы не решают.

Другими путями снижения стоимости аккумуляторных батарей в компании Tesla считают отказ от кобальта (полный или почти полный) и переход на никель с решением вопросов переработки аккумуляторов на собственных мощностях. Батареи 4680 откажутся от кобальта в своём составе и станут использовать никель. Маск заявил, что уже призвал горнодобывающие компании обеспечить наращивание поставок никеля. Российский «Норильский никель», кстати, якобы исключён из списка поставщиков по просьбе местных экоактивистов. В немилость он попал по причине нанесения урона окружающей среде в местах добычи.

В перспективе производством элементов 4680 будут заниматься множество заводов во всём мире. По словам Маска, через три года выпуск аккумуляторов компании будет увеличен в 85 раз с нынешних 35 ГВт·ч до 3000 ГВт·ч. Производство элементов 4680 Tesla обещает начать ближе к концу следующего года на своём заводе в США во Фремонте, штат Калифорния, с запланированной мощностью 10 ГВт·ч. Но к полномасштабному выпуску новых элементов компания приступит не раньше, чем через три года.

Примечательно, что выпуском новых катодов (электродов для элементов) будет заниматься свой собственный завод Tesla. О планах его строительства Маск заявил во время анонса новых батарей. Однако пока ничего конкретного на этот счёт не сообщается. Информация будет обнародована позже.

В то же время известие о весьма нескором выпуске новых аккумуляторов обрушило капитализацию Tesla на $50 млрд. От компании ждали совсем другого. Ранее Маск и другие где прямо, а где намёками обещали революцию в батареях намного раньше — не позднее 2021 года. Теперь же придётся ориентироваться на 2023, а то и 2024 год. Мы регулярно сталкиваемся с так называемыми «бумажными» анонсами, но ждать три года или около того — это перебор. И можно ли назвать революцией увеличение физических объёмов батареи? Нет, нельзя, а эволюцией — пожалуйста. Но к катоду без кобальта мы ещё присмотримся.

Источник

Новые батареи 4680, Tesla за $25 тыс. и новая Model S с разгоном до «сотни» менее чем за 2 с. Главные анонсы батарейного мероприятия Tesla Battery Day

Поделитесь в соцсетях:

В ночь на 23 сентября Tesla провела в Пало-Альто ежегодное собрание акционеров и долгожданное батарейное мероприятие Battery Day, посвященное последним достижениям и ближайшим планам. Мы собрали в одном месте ключевые анонсы.

Литий-ионный элемент нового формата 4680

• Один из главных анонсов — нашумевшая принципиально новая батарея собственной разработки Tesla. Накануне в сеть попали фотографии прототипов элементов нового формата — дизайн подтвердился. Цилиндрический элемент нового формата 4680 (46 мм — диаметр, 80 мм — высота) использует запатентованную производителем бесконтактную/ширококонтактную (tabless) конструкцию, выделяющуюся более низкими значениями внутреннего сопротивления — вместо контактной пластины ток подается через широкий контакт по всему краю полоски электрода. Как рассказал Дрю Баглино, старший вице-президент подразделения, занимающегося разработкой силовых установок и батарей, инженеры Tesla сделали «лазерную гравировку» на катодной фольге в ячейке, чтобы создать «спираль с черепицей», что привело к сокращению длины прохождения заряда до 50 мм по сравнению с 250 мм в нынешних ячейках.

• По сравнению с элементами формата 2170 (производятся Panasonic на Tesla Gigafactory 1 и устанавливаются в Model 3 и Model Y) новый форм-фактор обеспечивает пятикратный прирост энергоемкости, шестикратное увеличение мощности и позволит увеличить запас хода автомобилей Tesla на 16%. Также производитель говорит о снижении цены ячейки на 14% в расчете на один кВт·ч емкости. Более точной цены производитель не назвал, но ранее звучала цена $100 за кВт·ч емкости. Многие эксперты сходятся во мнении, что после достижения этого рубежа ($100/кВт·ч) наступит поворотный момент и цены на электрические модели опустятся до уровня традиционных машин с ДВС или даже ниже.

• Tesla сама займется производством новых батарейных ячеек 4680. На презентации глава компании Илон Маск заявил, что компания «близка» к запуску пробного производства. В то же время массовое производство новых батарей Tesla, как мы узнали еще вчера, начнется только в 2022 году. В первую очередь они предназначены для будущих автомобилей Semi, Cybertruck и Roadster. При этом Tesla продолжит закупать батареи у сторонних производителей (Panasonic, LG, CATL и других), причем компания говорит об увеличении заказов и готовности покупать столько, сколько поставщики смогут продать.

Снижение цен на Powerpack

Днем ранее Tesla на 27% снизила цены на аккумуляторную систему резервного питания Powerpack — она подешевела с $172 тыс. до $125 тыс. (или до $539 за кВт·ч емкости).

Новый катодный завод Tesla

Tesla построит новый катодный завод для выпуска собственных аккумуляторов в Северной Америке, чтобы сократить затраты на цепочку поставок и упростить производство катодов.

По словам Маска, нынешний процесс неэффективен, и компания придумала, как удешевить производство катодов на 76% и при этом снизить потребление воды до нуля (технология сухого производства катодов без растворителя — разработка компании Maxwell Technologies, которую Tesla купила в 2019 году).

Маск не стал вдаваться в подробности, где и когда будет построен новый завод, но в начале своей презентации он повторил, что планирует построить заводы Gigafactory на всех континентах. Объявляя о строительстве Gigafactory 5 в Остине, штат Техас, Маск заявлял, что рассмотрит город Талса, штат Оклахома, для будущих проектов Tesla.

Новая версия Model S на трансмиссии Plaid

• Tesla представила новую флагманскую Model S на полноприводной трансмиссии Plaid с тремя электродвигателями. Одновременно производитель подтвердил, что новинка выйдет не в этом году, как планировалось изначально, а в конце следующего.
• На прошлой неделе прототип Model S Plaid прошел трассу Лагуна Сека за 1:30. Для сравнения, в прошлом году другой прототип Model S Plaid показал худшее время — 1:36.55, а Lucid Air ранее в этом месяце прошел круг за 1:33.

• На сайте перечислены все ключевые характеристики новой Model S:
  • Разгон с 0 до 100 км/ч — меньше 2 с.
  • Максимальная скорость — 320 км/ч.
  • Запас хода на одном заряде батареи — около 840 км.
  • Время преодления отрезка длиной четверть мили — меньше 9 с.
  • Стартовая цена — $139 990.

Аккумуляторы без кобальта

• Tesla также анонсировала выпуск аккумуляторов с нулевым содержанием кобальта (самый дорогостоящий компонент в современных аккумуляторах электромобилей). Отказ от кобальта также решит важную этическую проблему. Tesla рассматривает три варианта катода на замену кобальтовому — литий-железо-фосфатный LiFePO4 (LFP), никель-марганцевый (NM) и никелевый для создания батарей максимальной энергоемкости.

• Увы, пока Tesla не называет даже примерных сроков появления таких аккумуляторов. Но можно вспомнить, что Panasonic не так давно заявила о планах выпустить такие аккумуляторы в ближайшие два-три года.

Народная Tesla за $25 тыс.

На презентации Tesla Model 3 в 2016 году глава компании Илон Маск пообещал, что электромобиль будет продаваться по доступной цене в $35 000. В итоге, как мы знаем, компании понадобилось три года, чтобы достичь этой цели и выпустить «народную» Tesla Model 3 за $35 000. В 2018 году Илон Маск заявил, что Tesla может выпустить электромобиль стоимостью $25 тыс. в следующие три года. Спустя год он еще раз упомянул об автомобиле Tesla за $25 тыс. и снова привел те же ориентировочные сроки — три года. Заключительным анонсом презентации Tesla Battery Day стала таинственная Tesla стоимостью $25 тыс., которая также получит полноценный автопилот. Имени у автомобиля пока нет, и никаких других подробностей компания не раскрыла, за исключением примерных сроков выпуска — и снова три года. К тому времени Tesla рассчитывает нарастить производство собственных батарей до необходимого уровня. Не исключено, что в конечном итоге этой таинственной Tesla за $25 тыс. станет электрический хэтчбек. Также ранее Илон Маск намекал, что запас хода на одном заряде составит не менее 320 км.

Галерея прототипов Tesla Semi, Roadster, Cybertruck и квадроцикла

На мероприятие Tesla Battery Day компания привезла прототипы готовящихся к выходу новинок — тягача Semi, спорткара Roadster, пикапа Cybertruck и квадроцикла к нему.

Полная запись трансляции

Источник