Roadrunner 4680 - tot ce am aflat despre noua osie Tesla

Adunarea generală anuală regulată a Tesla a avut loc în circumstanțe foarte speciale din cauza virusului Covid-19: oaspeții au ocupat 276 de parcări Tesla în noua fabrică de baterii Fremonti a companiei. Flota, formată în principal din modelele 3 și Y, se afla în fața scenei ca un cinematograf auto, iar afișajul central al mașinilor a făcut posibilă urmărirea difuzării evenimentului.

În prima oră, ansamblul aproape întotdeauna plictisitor și uscat a fost întrerupt relativ repede și apoi a început ziua bateriei.

Reproiectați

Prezentarea Elon Musk a fost însoțit de Drew Baglino, vicepreședintele Tesla pentru Powertrain și Battery Technology iar cea de o oră la dispoziția lor a fost explicată de la început până la sfârșit de ce și cum a creat compania noua tehnologie de baterie reper.

Să începem imediat cu de ce.

Misiunea Tesla este de a schimba lumea cât mai curând posibil surse de energie durabile și mijloace de transport. Nu este nimic nou, știam deja. Cu toate acestea, compania vede acum acest lucru planul lor original nu este suficient, trebuie să se miște mai repede, mai radical, prin urmare, și-au regândit strategia.

Planul inițial al companiei era de a crește fabrica de concerte din Nevada la 35 GWh din capacitatea anuală de producție a bateriei și de a furniza mașinile cu celule de acolo. Această țintă a fost ulterior ridicată la 150 GWh. De altfel, la cei mai vechi 35 GWh s-a ajuns acum cu o treime din suprafața planificată inițial iar acum preferă să instaleze o fabrică de osii în fabricile auto locale, astfel încât totul să fie făcut într-un singur loc.

Cu toate acestea, conducerea Tesla vede acum acest lucru scăderea prețului bateriilor a încetinit pur și simplu pentru că încă nu există suficientă capacitate de producție și celulele în sine nu se dezvoltă suficient de repede. Prin urmare, nu numai structura structurală și chimică a celulelor, ci și producția lor a fost regândită din nou.

Noul obiectiv este creșterea capacității lor anuale actuale de 35 GWh la 100 GWh până în 2022, iar până în 2030 vor fi necesare 3 TWh, adică 3000 GWh - jumătate din acestea vor fi destinate mașinilor și cealaltă jumătate vor fi stocate în energie. Dar atât de multe baterii cu metodele de astăzi ar necesita probabil foarte mulți bani și mult timp.

Compania își propune să reduce la jumătate costul actual al producției de baterii - și simt că va ajunge aici în 18-36 de luni. În clădirea din spatele evenimentului noua linie de producție a bateriei u.n. versiunea pilot, pe care se elimină actualele lacune din tehnologie, dar scopul este de a atinge 10 GWh de capacitate de producție anuală până la sfârșitul anului viitor. În timp ce își cresc și mai mult comenzile de la partenerii lor existenți (Panasonic, LG, CATL), se vor baza pe experiența acumulată aici. linii de producție ale noilor fabrici gigas - cu o capacitate de 200 GWh pe locație.

Pentru a face acest lucru, au trebuit să reconsidere producția de baterii în 5 domenii principale.

O celulă

Compania a făcut un mare salt mai devreme când a trecut de la celulele 18650 la 2170. Capacitatea de stocare a energiei a crescut cu 50% în acest moment, cu toate acestea, a fost „pur și simplu” evoluție.

noua lor celulă 4680 cu toate acestea, a fost reproiectat fundamental.

Depozitul de energie cilindrică de 4,6 centimetri și 8 centimetri înălțime are dimensiunea ideală pentru mașinile electrice și datorită dimensiunii crescute poate stoca de cinci ori mai multă energie decât 2170. Cu toate acestea, pe măsură ce dimensiunea bateriei crește, crește și rezistența internă a celulei, ceea ce duce la încălzirea severă, astfel încât nimeni nu a produs atât de mult până acum.

Acum Tesla a rezolvat această problemă cu brevetul său tabless, pe care l-am prezentat deja.. Cu acest truc tehnic, celula nu mai poate furniza energie într-un singur punct și calea electronilor este, de asemenea, semnificativ scurtată - în timp ce în celula mai mică de 2170 trebuie să facă 250 de milimetri până la „ureche”, în noua mult mai mare 4680 au doar 50 mm de drum. În acest fel, celula nu se încălzește în interior.

Pur și simplu, redimensionarea are ca rezultat o creștere cu 16% a autonomiei la mașini și o reducere de 14% a costurilor. În plus, filmul fără filă este mai ușor și mai rapid de produs, deoarece nu există filă la care linia de producție trebuie să se oprească pentru o clipă.

Fabrica

Dar nu este suficient doar pentru a reproiecta celula, ar trebui, de asemenea, să facă procesul de fabricație în sine mai ieftin și mai rapid. Primul are ajutor în acest sens Achiziționarea Hybar și Grohmann - cele două companii au fost integrate în Tesla și aceste echipe au lucrat împreună pentru a dezvolta noul sistem.

Una dintre principalele probleme cu celulele realizate cu metoda actuală este aceea chimia în axi u.n. aplicat pe pelicula de plastic prin metoda umedă, atunci excesul trebuie evaporat în cuptoare imense de uscare de zeci de metri și se colectează substanțele deseori toxice.

Datorită achiziției Maxwell Technologies Tesla lucrează la tehnologia electrodului uscat de un an și jumătate. Până în prezent au fost fabricate zeci de mii de celule, și sunt ținute acum la a patra versiune a liniilor de producție. Va dura încă 2-3 iterații înainte ca restul să fie redus la un nivel acceptabil. Marele avantaj al metodei este că amestecul aplicat în stare uscată sub formă de pulbere nu trebuie să fie uscat, astfel pentru producție este necesară o zecime de spațiu și energie.

De asemenea, au fost proiectate noi linii de mașini împreună cu specialiștii Grohmann și Hybar pentru asamblarea celulelor, iar mai multe procese separate au fost combinate și automatizate. La dimensiune completă, o astfel de linie celulară va avea o capacitate de 20 GWh, o creștere de șapte ori.

Ultima etapă a producției de celule formatarea celulelor, ori de câte ori sunt eliberați și completați de mai multe ori - așa își obțin capacitatea finală. Acesta este de obicei 25% din costul total al investiției, astfel încât acesta a fost, de asemenea, complet regândit. Noua soluție este cu 86% mai ieftină și necesită cu 75% mai puțin spațiu.

În general, reproiectarea producției a redus costurile de investiții cu 75%, iar celulele au devenit cu 18% mai ieftine.

Anod, catod, materiale active

Tesla a folosit deja siliciu amestecat cu grafit în anod și mulți producători din întreaga lume încearcă să-și mărească proporția. Nu este un accident, pentru siliciu poate stoca de nouă ori mai mult litiu, ca grafit. Dar în timpul ciclului de încărcare-imersiune materialul se extinde de patru ori și într-un timp practic închis, celula se sinucide.

Cu toate acestea, mulți oameni încearcă să pună capăt acestei probleme în multe feluri Tesla a dezvoltat o metodă complet nouă. Soluția scumpă de nanofibre a fost inventat un strat de silicon elastic și un liant pentru aproape o zecime din cost, ceea ce permite siliciului să se extindă fără să se crape. Acest lucru a redus un cost suplimentar de 5% la nivel celular.

În cazul catodului, compania a decis că soluția este diversificarea, adică, pe linie de produse, chimia este utilizată în celulă în conformitate cu specificul utilizării particulare. Oh și noile celule complet fără cobalt.

Viitorul este fosfat de fier mai ieftin în mașinile cu rază mai scurtă și sistemele de stocare a energiei catodul se va baza pe creșterea în greutate, dar aici se poate face compromisul. Pachetele de baterii SR au chiar spațiu liber și un avantaj de greutate față de versiunile mai mari de aksis - renunță puțin la asta. În cazul stocării energiei industriale, creșterea în greutate este nesemnificativă, cu puțină exagerare.

Amestecul actual de nichel-mangan rămâne în mașinile cu rază mai lungă de acțiune și depozitarea energiei montate pe perete în case, numai fără cobalt, unde aveți nevoie de performanțe foarte ridicate și este important să lucrați acolo cu un conținut crescut de nichel - astfel vor fi Semi și Cybertruck.

Cu noile metode Rata investiției este redusă cu 66%, cu 76% mai ieftină producție și nu se generează deloc apă contaminată - fiecare picătură este reciclată. De acum înainte, catodul va fi produs chiar de fabricile de mașini și baterii ale Tesla.

Un Tesla a cumpărat o zonă bogată în litiu de 20.000 de acri din statul Nevada și se va mina singur substanța cheie. Este simplu într-un sistem 100% electric, fără sulfat litiul este extras din zona umedă cu sare de masă, astfel producția 33% mai ieftin și ecologic. Solul acum fără litiu va fi repus în loc și mediul va fi complet restaurat.

Altfel, Tesla își va lansa propria fabrică din Nevada în reciclarea bateriilor de asemenea - va începe mai târziu în acest an. Acest lucru a fost făcut până acum de un partener extern, dar acum este adus intern.

Datorită celor de mai sus, în total Costul celulelor pe kilowatt-oră a devenit cu 49% mai ieftin - și încă nu s-a terminat.

Celula face parte din structură

Ultimul punct care a fost reproiectat este acumulatorul în sine, mai exact rolul său în structura mașinii.

Musk a spus că au venit cu o soluție similară cu cea utilizată de avioane, adică rezervorul de combustibil este un element structural al aripii. În acest caz, Modelul Y este primul exemplu în care inginerii companiei au dezvoltat propriul aliaj de aluminiu care poate fi injectat în gigantica mașină de turnare sub presiune fără acoperiri și tratament termic. Folosind aceasta atât partea din față, cât și cea din spate a mașinii vor fi realizate din 1-1 bucăți în curând.

De asemenea, această inovație a fost necesară noile celule vor putea intra direct în placa de podea a mașinii, formând o parte integrantă a acesteia, contribuind la rezistența acesteia. Celulele pot fi așezate astfel mult mai dens și soluția în ansamblu Înseamnă pierderea în greutate cu 10%, cu 14% mai multă autonomie și cu 370 părți mai puține, în timp ce mașina va fi mai rezistentă la coliziunile laterale. Între celule este injectat adezivul refractar auto-dezvoltat, care stabilizează structura și previne incendiile.

În fabrică, aceasta este o soluție practic fără baterii Necesită cu 35% mai puțin spațiu și este cu 55% mai ieftin decât metodele de astăzi.

Per total

În general, o regândire completă a producției de baterii de mai sus a dus la o reducere a costurilor de 56% pe kilowatt oră la nivel celular, la o creștere de 54% a intervalului și la o reducere de 69% a costului investiției pe gigawatt oră.

Tesla se așteaptă ca efectul de reducere a costurilor noii linii de producție să fie resimțit în 12-18 luni și să atingă potențialul maxim în 3 ani. Au subliniat, acestea sunt lucruri experimentale non-laborator și descoperiri teoretice, sistemul complet de mai sus este deja în funcțiune pe Kato Road - a fost prezentat și un videoclip cu mașinile care funcționează în fabrică. Încă lucrează la viteza de deșeuri a soluției de electrod uscat, dar știu exact ce trebuie să facă pentru a îmbunătăți și O versiune extinsă a acestei linii de producție ar putea fi trimisă la Berlin, Austin.