Patente de batería 2170
Tesla celebra días temáticos cada año para revelar las últimas estrategias y tecnologías y predecir la dirección de desarrollo futuro de la empresa. En la tercera semana de mayo se acerca el tan esperado Día de la Batería (¿Battery? Day). Se trata de un día que determinará el futuro de Tesla e incluso de la cadena de la industria de los vehículos eléctricos. ¿Cuántas superproducciones ha preparado Musk? Basándose en pistas, EV Vision especula que hay tres.
¡Un millón de millas! Un gran salto en la duración de la batería
El pasado mes de abril, en el evento del Día de la Autonomía, Elon Musk enfatizó los beneficios económicos de los robotaxis para la flota autónoma de Tesla. Un vehículo debe ser duradero. El Tesla Model 3 puede recorrer 65.438+0,6 millones de kilómetros como un camión comercial, pero su autonomía está entre 480.000 kilómetros y 800.000 kilómetros.
Musk afirmó en su momento que Tesla lanzaría una nueva batería en 2020 con una vida útil de 16.000 kilómetros.
Con este fin, Tesla y la Universidad Dalhousie de Canadá llegaron hace cinco años a un acuerdo de asociación de investigación de cinco años para desarrollar tecnología avanzada de baterías de iones de litio.
Dirigido por el físico Jeff Dahn, uno de los investigadores de iones de litio más distinguidos del mundo, el equipo de investigación de Dalhousie publicó recientemente investigaciones y resultados de pruebas que muestran que diseñaron una batería con una duración de hasta 654,38+0,6 millones. kilómetros.
Esta nueva batería sigue siendo una batería de litio. La nueva batería se basa principalmente en hidruro metálico de níquel monocristalino (NMC), tecnología de batería de grafito artificial y aditivo de electrolito ODTO para mejorar el rendimiento y la vida útil de la batería y reducir los costos. Entre ellos, el electrodo negativo de la batería es principalmente litio y la nanoestructura está compuesta por cristales NMC más grandes. Debido a la expansión y contracción continua durante la carga y descarga, no es fácil de romper; de lo contrario, el rendimiento de la batería disminuirá fácilmente. . Eso es dos o tres veces más que las baterías actuales de Tesla.
El equipo de investigación de Dalhousie realizó una variedad de pruebas de rendimiento de la batería en diferentes condiciones y ciclos, incluidos ciclos de carga y descarga a largo plazo a 20 °C, 40 °C, 55 °C y 55 °C. almacenamiento a largo plazo y análisis de energía de alta precisión a 40°C.
Después de 4.000 ciclos de carga y descarga, la capacidad de la nueva batería aún se mantiene en un sorprendente 90%. En un amplio rango de temperaturas, el número de ciclos de carga y descarga se puede aumentar hasta más de 6.000 veces. Esto significa que una buena batería puede superar fácilmente los 654,38+0,6 millones de kilómetros. Si se utiliza en la tecnología de almacenamiento de energía de la red de baterías, también se puede utilizar durante más de 20 años.
Este potencial de longevidad es obviamente particularmente útil para los vehículos eléctricos para todo tipo de clima. Actualmente, el equipo de investigación de Dalhousie ha solicitado una patente. Si la investigación y el desarrollo futuros tienen éxito, no sólo serán útiles para los vehículos eléctricos comunes, sino también para los camiones pesados de larga distancia y los taxis autónomos.
Una nueva investigación también confirma una vez más que Tesla se irá liberando progresivamente de su dependencia de suministros de baterías como Panasonic en el futuro.
Reducir el costo a $100
En febrero de este año, se filtró el proyecto secreto de Tesla llamado Roadrunner, cuyo objetivo es producir en masa automóviles más baratos utilizando una estrategia de “fabricación de baterías”. Es decir, equipos de fabricación de producción propia, el objetivo es reducir el coste de la batería a 65.438+000 dólares estadounidenses / kilovatio hora.
Desde el desarrollo de óxido de cobalto y litio 18650 hasta la búsqueda de otra forma de producir litio ternario NCA, hasta "sin cobalto, no significa que deba ser fosfato de hierro y litio", según el análisis de la industria, el plan de reducción de costos de Tesla. puede ser una combinación de ánodo con alto contenido de níquel + cátodo de carbono y silicio (dopado con litio) + electrodo seco + supercondensador.
Para reducir costes, la eliminación del cobalto es inevitable. El níquel tiene propiedades similares al cobalto, pero su precio es sólo una quinta parte del cobalto. En las baterías de litio ternarias, aumentar la relación cobalto-níquel puede aumentar la densidad de energía, pero los electrodos positivos con alto contenido de níquel reducirán la estabilidad térmica y los electrodos secos pueden resolver este problema. El electrodo negativo de silicio-carbono puede aumentar la capacidad de los iones de litio y garantizar que el electrodo negativo no se convierta en un cuello de botella. Los supercondensadores pueden recuperar energía cinética.
Durante los últimos años, Tesla se ha preparado para esta nueva combinación de tecnologías. En 2019, adquirió por primera vez el fabricante de supercondensadores Maxwell y posee tecnología de baterías.
Las tecnologías centrales de Maxwell son los supercondensadores y los electrodos secos. Estas tecnologías permiten a Tesla fabricar baterías a costos más bajos y con mayor densidad de energía, lo que reduce la cantidad de baterías utilizadas en cada automóvil, pero aún puede obtener una mayor autonomía.
La tecnología de electrodo seco de Maxwell hace que los electrodos positivo y negativo de la batería no necesiten utilizar disolventes, sino que utiliza adhesivos y agentes conductores, superando así el problema de la mala estabilidad térmica de los electrodos con alto contenido de níquel en el litio ternario. baterías y la energía La densidad puede alcanzar los 300Wh/kg, e incluso superar los 500Wh/kg en el futuro.
La densidad de energía de la batería 2170 del Model 3 es de 247 Wh/kg, y la densidad de energía de la batería 18650 del Model S/X es de 240 Wh/kg.
Si la capacidad de producción en masa alcanza los 300 Wh/kg, aumentará en más de un 20%, lo que significa que la autonomía de crucero NEDC del veterano Modelo 3 puede alcanzar los 800 km, lo que puede describirse como un avance importante en los procesos químicos y tecnología de producción.
Además, la tecnología de electrodos secos también puede prolongar la vida útil de las baterías de litio aproximadamente al doble. No es necesario utilizar disolventes ni equipos costosos relacionados, lo que ahorra enormemente los costes de fabricación. En términos generales, la tecnología de electrodos secos puede reducir los costos de la batería entre un 10% y un 20%. Los supercondensadores también pueden recuperar la energía desperdiciada durante la aceleración, desaceleración, arranque y parada del vehículo, y pueden usarse junto con baterías de litio para mejorar la eficiencia energética.
El camino hacia las baterías de producción propia
Las ventas de Tesla actualmente están restringidas principalmente por la capacidad de producción de baterías.
En la junta de accionistas de 2019, el vicepresidente de tecnología de Tesla, Drew Baglino (Drew Baglino), expresó la esperanza de que Tesla se convirtiera en "el dueño de su propio destino" en el campo de las baterías.
En 2019, Tesla adquirió Hibar Systems, un fabricante canadiense de equipos de baterías de litio. La empresa es líder en el campo de equipos de fabricación de baterías y es conocida por sus bombas dosificadoras de precisión, sistemas de inyección de líquidos y fabricación de baterías. sistemas, especialmente Es almacenamiento de energía eléctrica a gran escala.
La adquisición de Bahai se considera como un paso de Tesla hacia la producción independiente de baterías.
En febrero de 2020, una información de contratación indicaba que Tesla construiría una línea de producción de prueba de baterías en Fremont, California, y diseñaría, desarrollaría y fabricaría baterías de forma independiente. El 6 de mayo, el "Korea Times" informó que Tesla había firmado un pedido de equipos de formación de baterías con el Grupo Hanwha de Corea del Sur, y que el equipo de baterías de litio comprado se utilizará por primera vez en esta línea de producción de prueba. Además, los filtros electromagnéticos se compran en dae bo Magnetic. Las fuentes dijeron que, excepto por varios aspectos de la línea de producción de baterías, Tesla puede fabricar casi todos los equipos de ingeniería y el suministro de equipos se ha preparado desde hace un año.
“Máquinas que fabrican máquinas”, la autosuficiencia en baterías está totalmente en línea con el primer principio mencionado por Musk. Se entiende que Tesla se está preparando para construir la súper fábrica Terafactroy de próxima generación en Texas o en un estado del este de Estados Unidos. La capacidad de la batería puede superar los 65.438+0 teravatios hora de baterías, lo que equivale a 65.438+0.000 GWh, lo que será 20 veces mayor que la de la Gigafábrica actual en Nevada.
Etiqueta
Duración de la batería de 65.438+0,6 millones de kilómetros, costo tan bajo como 65.438+000 dólares estadounidenses/kWh, lo que reduce la dependencia de baterías de desarrollo y producción propia. El Día de la Batería puede ser el anuncio tecnológico y estratégico más importante de Tesla en los últimos años. Si Musk lanza algunos movimientos revolucionarios, la ventaja de Tesla estará varios bloques por detrás de otras.
Este artículo es de Autohome, el autor de Autohome, y no representa la posición de Autohome.