續(xù)航增/成本降 聊特斯拉電池日的黑科技
美國(guó)時(shí)間9月22日,特斯拉在股東大會(huì)后舉辦了一場(chǎng)名為“電池日”的活動(dòng),會(huì)上發(fā)布了最新的電池技術(shù)。今天我們來(lái)看看技術(shù)狂人馬斯克給我們帶來(lái)了什么樣的電池黑科技。
●電池體積更大,沒(méi)有接線片。
特斯拉在電池日活動(dòng)上首次發(fā)布了無(wú)極耳電池型號(hào)4680。這個(gè)牢房高80毫米,直徑46毫米,因此得名“4680”。這種新型電芯比特斯拉Model 3(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)上的2170電芯要厚很多,有點(diǎn)像小罐。這款4680電池是特斯拉自產(chǎn)電池的真實(shí)機(jī)體。我們來(lái)看看它的特點(diǎn)。
在電池日,馬斯克提到集流體與電池殼或頂蓋的連接非常困難,但最終他沒(méi)有說(shuō)出他們使用的方法。但是,我們可以從特斯拉的一些相關(guān)專(zhuān)利中了解到,特斯拉應(yīng)該通過(guò)在殼體端面內(nèi)側(cè)和端蓋與集流體接觸的一側(cè)設(shè)計(jì)獨(dú)特的形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。4860電池的集流體和傳統(tǒng)鋰電池電芯上的拉環(huán)都是由正/負(fù)極板引出的導(dǎo)電介質(zhì)。不同的是,4860電池的集流體的導(dǎo)電面積比傳統(tǒng)的tab大得多,從而有助于性能的飛躍。使用4680電池組成電池組,可使車(chē)輛續(xù)航里程增加16%。此外,由于組件的減少、結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化和生產(chǎn)工藝的優(yōu)化,新電池的電池組制造成本降低了14%。
特斯拉表示,這樣的新生產(chǎn)線可以提供20GWh的產(chǎn)能,是傳統(tǒng)生產(chǎn)線的7倍。
這款4680電芯不是紙上談兵,而是一款已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)品,目前正處于產(chǎn)能爬坡階段。但特斯拉預(yù)計(jì)將在2022年左右將這種電池應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)。
作為自產(chǎn)電池的補(bǔ)充,特斯拉仍將與松下、LG、當(dāng)代安普瑞斯科技有限公司合作,采購(gòu)這些企業(yè)生產(chǎn)的鋰電池產(chǎn)品,規(guī)模也在100 GWh左右。
●干電極技術(shù)
我今年3月發(fā)表了《想要引領(lǐng)未來(lái)》?《特斯拉自制電池技術(shù)展望》一文中已經(jīng)介紹,特斯拉較早收購(gòu)了麥克斯韋公司,公司已經(jīng)掌握了干電極技術(shù)。
一方面,性能得到提高。采用干電極技術(shù)后,工廠占地面積減少到原來(lái)的1/10。同時(shí),能耗也降低到原來(lái)的1/10,因?yàn)椴恍枰裰谱鳚耠姌O那樣干燥電極。目前特斯拉的干電極技術(shù)已經(jīng)研發(fā)成功,但要量產(chǎn)還需要一段時(shí)間。
●硅陽(yáng)極材料
目前主流鋰電池大多采用石墨作為正極材料。與石墨相比,硅可以儲(chǔ)存高達(dá)9倍的鋰離子,這意味著使用硅作為正極材料可以大大提高鋰電池的能量密度。
更有彈性的硅陽(yáng)極材料可以使其在充放電過(guò)程中膨脹和收縮,并保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,從而解決了前面提到的容量衰減問(wèn)題。
其中,氧化硅負(fù)極材料成本為6.6美元/千瓦時(shí),硅石墨負(fù)極材料成本為10.2美元/千瓦時(shí),硅納米線負(fù)極材料成本超過(guò)100美元/千瓦時(shí)。特斯拉研發(fā)的新型硅負(fù)極材料目標(biāo)成本為1.2美元/kWh,在價(jià)格上有很大優(yōu)勢(shì)。有了這種新的硅負(fù)極材料,特斯拉的續(xù)航里程可以增加20%,電池組成本可以降低5%。
正極材料選擇、電池和車(chē)身結(jié)構(gòu)革新●陰極材料的選擇
目前市場(chǎng)上流行的NCM811鋰電池中,作為正極材料的鎳、鈷、錳的比例為8:1:1。其中,鈷作為一種稀有金屬,由于庫(kù)存少,價(jià)格高于其他兩種金屬。電池廠家之所以還在正極中使用鈷,是因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定,能更好地儲(chǔ)存鋰離子,使鋰電池能更好、更穩(wěn)定地儲(chǔ)存電能。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),同時(shí)保證電池的性能,特斯拉將采用新的涂層和摻雜劑。經(jīng)過(guò)這波操作,新電池的成本將降低15%。
例如,標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航車(chē)型和工業(yè)儲(chǔ)能設(shè)備將使用磷酸鐵鋰電池。長(zhǎng)壽命型號(hào)或家用儲(chǔ)能裝置將使用鎳鎂鋰電池,其陰極材料將由2/3的鎳和1/3的鎂合金組成。對(duì)于對(duì)電池重量非常敏感的Cybertruck電動(dòng)皮卡和Semi電動(dòng)卡車(chē),電池的正極將采用高比例鎳制成。
官方數(shù)據(jù)顯示,通過(guò)使用新的正極材料和回收廢舊電池,電池組的生產(chǎn)成本可以降低12%。
●將電池組變成車(chē)身的一部分。
純電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)歷了從早期的油改電到更常見(jiàn)的純電專(zhuān)屬平臺(tái)的幾年演變。源自專(zhuān)屬電動(dòng)平臺(tái)的車(chē)型整體結(jié)構(gòu)布局更加合理,因此車(chē)輛的綜合性能表現(xiàn)得很好。在電池日,馬斯克公布了最新的底盤(pán)結(jié)構(gòu),將電池組變成了身體的一部分。這是一種非常新穎的電動(dòng)車(chē)車(chē)身和底盤(pán)結(jié)構(gòu)。讓我們一起來(lái)看看。
在新的車(chē)身設(shè)計(jì)中,電池組不僅是儲(chǔ)能單元,也是車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)化單元的一部分。相比目前傳統(tǒng)電動(dòng)車(chē)電池掛在車(chē)身底部的設(shè)計(jì),特斯拉的設(shè)計(jì)進(jìn)一步簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),減輕了整車(chē)重量,有利于進(jìn)一步完善內(nèi)空艙。
這種設(shè)計(jì)不僅可以提高電池組的能量密度,還可以作為電池組的結(jié)構(gòu)加固,一舉兩得。
以上數(shù)字只是預(yù)測(cè)數(shù)字,特斯拉還需要一年半到三年的時(shí)間來(lái)評(píng)估新技術(shù)的實(shí)際效果。如果實(shí)際效果理想的話,特斯拉新電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品的續(xù)航里程有望超過(guò)1000公里,真的是意料之中。
這款車(chē)在拉古納·塞卡賽道的成績(jī)是1分30秒3分,是目前最快的量產(chǎn)車(chē)。該車(chē)搭載三電機(jī)全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),0-100公里/小時(shí)加速成績(jī)小于2.1秒,最高時(shí)速320公里/小時(shí),400米加速時(shí)間小于9秒,動(dòng)力系統(tǒng)輸出超過(guò)1100馬力,續(xù)航里程大于840公里。性能車(chē)愛(ài)好者看到這里是不是有點(diǎn)激動(dòng)?
●全文總結(jié):
降低成本的主線貫穿整個(gè)電池日活動(dòng)?;蛟S作為股東大會(huì)后的一項(xiàng)活動(dòng),特斯拉想通過(guò)講解電池降本措施來(lái)證明自己未來(lái)的盈利能力!馬斯克在這個(gè)電池日宣布的技術(shù),都是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)、幾年內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。他們不像過(guò)去那樣雄心勃勃空,給人的印象是干貨多過(guò)驚喜,但更務(wù)實(shí)的馬斯克會(huì)給你更多對(duì)特斯拉的信心和期待嗎?所有技術(shù)量產(chǎn)后,電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航將達(dá)到1000公里以上,特斯拉電動(dòng)汽車(chē)起步價(jià)將降至2.5萬(wàn)美元。這些都為電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)設(shè)定了新的挑戰(zhàn)性目標(biāo)。
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