欲引領(lǐng)未來?特斯拉自造電池技術(shù)前瞻
特斯拉,純電動汽車領(lǐng)域的知名名字,自誕生之日起就引領(lǐng)著全球純電動汽車行業(yè)的發(fā)展。媲美超跑的加速能力,性能出色且不斷升級的駕駛員輔助系統(tǒng),以及超快的充電速度……這些都是特斯拉車型的觀感。領(lǐng)先的功能配置背后,是特斯拉對電動汽車技術(shù)的潛心研究。跟隨自主研發(fā)的FSD自動駕駛處理單元,特斯拉開始對自制電池進(jìn)行修補(bǔ)。特斯拉的葫蘆里賣的是什么藥?今天就來說說特斯拉的自制電池吧!
●為什么要自己做電池?
自2021年以來,特斯拉車型的大部分動力電池都由特斯拉和松下在美國內(nèi)華達(dá)州超級一廠的合資企業(yè)生產(chǎn)。隨著特斯拉全球銷量的增長,以及今年1月中國工廠的正式啟動,超級一廠的電池產(chǎn)能早已跟不上新車產(chǎn)能的需求。為了突破電池容量的牢籠,特斯拉必須迅速找到解決方案。
當(dāng)純電動汽車的電池成本降低到100美元/千瓦時左右,電動汽車的價格可以和燃油車持平。這一直是特斯拉的目標(biāo)。根據(jù)2021年底的一些行業(yè)分析數(shù)據(jù),特斯拉和松下生產(chǎn)的鋰電池成本為111美元/千瓦時,而當(dāng)時韓國LG生產(chǎn)的鋰電池成本約為148美元/千瓦時,中國當(dāng)代安普瑞斯科技有限公司生產(chǎn)的鋰電池成本超過150美元/千瓦時。
特斯拉與松下的合作由來已久。很長一段時間,松下是特斯拉電池的唯一供應(yīng)商。近年來,特斯拉全球擴(kuò)張加速,松下電池產(chǎn)能已無法滿足特斯拉新車產(chǎn)能需求。今年年初,特斯拉在中國的工廠正式投產(chǎn)。隨著產(chǎn)能的增加,尋找替代電池供應(yīng)商迫在眉睫。
雖然新供應(yīng)商的加入可以緩解電池容量的問題,但成本問題并沒有得到很好的解決,與競爭對手相比,特斯拉車型的電池技術(shù)優(yōu)勢越來越小。所以技術(shù)狂人埃隆& # 8226;馬斯克一咬牙跺腳,就決定打造一款成本更低、容量更大、性能更強(qiáng)的全新電池。
低調(diào)布局5年,招人自建電池。
自2021年以來,特斯拉一直在謀劃開發(fā)新的動力電池技術(shù),并計劃實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo),特斯拉做了三件“大事”。首先是贊助達(dá)爾豪西大學(xué)的杰夫•。杰夫·達(dá)恩研究集團(tuán),隨后先后收購超級電容器制造商麥克斯韋和電池制造設(shè)備公司希巴爾。
目前主流純電動汽車上的三元鋰離子電池均采用濕式電極技術(shù)。在制造過程中,陽極或陰極材料首先與溶劑混合,然后涂覆在電極板上。這種傳統(tǒng)技術(shù)成熟,電極質(zhì)量穩(wěn)定。然而,由于涂層法生產(chǎn)的薄電極,能量密度有限。
由于新電池的結(jié)構(gòu)和制造工藝更簡單,有利于降低電池的制造成本。至于能達(dá)到什么樣的降本效果,官方目前還沒有公布確切的數(shù)據(jù)?;蛟S官方會在今年4月舉行的特斯拉“電池日”上公布相應(yīng)信息。
當(dāng)動能被回收時,存儲在超級電容器中的電能的損失遠(yuǎn)低于通過功率轉(zhuǎn)換單元存儲在電池組中的電能的損失。在車輛快速加速過程中,與傳統(tǒng)鋰離子電池相比,超級電容器可以在更高的功率下放電,從而提高行駛性能,避免傳統(tǒng)鋰離子電池在大功率放電時出現(xiàn)鋰枝晶。
擁有了人才、技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,特斯拉擁有了自主研發(fā)和生產(chǎn)電池的關(guān)鍵要素。據(jù)外媒報道,特斯拉目前正在美國弗里蒙特建設(shè)動力電池生產(chǎn)線,速度驚人。
●特斯拉自制電池性能有多強(qiáng)?
特斯拉自制電池會是什么樣的電池?特斯拉官方并未向公眾披露相關(guān)信息,但從特斯拉近五年在動力電池領(lǐng)域的布局來看,其自制電池可能集成了一種改進(jìn)的Ni-Co-Mn三元鋰離子電池+超級電容器,可以充分發(fā)揮兩種儲能元件在不同工況下的優(yōu)勢,提高電池的放電功率和放電容量。其中,改進(jìn)后的三元鋰離子電池采用干電極技術(shù)和改進(jìn)電解液,可顯著提高容量和循環(huán)壽命。
上述的干電極技術(shù)和超級電容器是麥克斯韋公司的第一批技術(shù)。之所以猜測特斯拉自制電池是NCM Ni-Co-Mn三元鋰離子電池,主要是杰夫& # 8226;Dane的研究團(tuán)隊一直以NCM Ni-Co-Mn三元鋰電池為基礎(chǔ),因此應(yīng)該將現(xiàn)有的研究成果應(yīng)用到新電池上,加快量產(chǎn)進(jìn)程。
麥克斯韋的干電極技術(shù)可以使鋰電池電芯的能量密度達(dá)到300Wh/kg以上,電流最大可以達(dá)到500Wh/kg。與目前國內(nèi)常見的NCM811三元鋰離子電池芯相比,最大能量密度約為300Wh/kg,特斯拉的新電池技術(shù)在提高能量密度方面具有更大的潛力。這可能會導(dǎo)致未來純電動汽車?yán)m(xù)航里程的飛躍。
根據(jù)我國汽車動力電池國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,電池在1000次充放電循環(huán)后的容量應(yīng)大于初始容量的80%。目前國內(nèi)搭載三元鋰離子電池的車型,電池壽命符合或略高于國家標(biāo)準(zhǔn)。
杰夫& # 8226;Dane課題組的一些研究結(jié)果表明,通過改善電解液可以顯著提高Ni-Co-Mn三元鋰電池的循環(huán)壽命。在一些實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)過3000次充放電循環(huán)后,改進(jìn)電解液的電池容量仍能保持初始容量的80%以上,部分樣品在5000次充放電循環(huán)后仍能保持初始容量的90%以上。
最后,我們來說說超級電容器。事實(shí)上,超級電容器在汽車行業(yè)已經(jīng)使用了很長時間,但并不多。馬自達(dá)埃洛普技術(shù)是超級電容器在汽車上的應(yīng)用之一。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),特斯拉制造的超級電容器的電容和額定電壓要比馬自達(dá)I-Elop采用的大得多。馬自達(dá)I-Elop的超級電容器因火災(zāi)隱患被召回。特斯拉想要將電容和額定電壓更高的超級電容器集成到汽車中,超級電容器的安全保護(hù)設(shè)計就是一個角度。
●全文總結(jié):
介紹了特斯拉自制電池的一些信息,并做了一些前瞻性的猜測。如果進(jìn)展順利,這種新的電池系統(tǒng)將具有更大的容量、更長的壽命、更好的輸出特性和更低的制造成本。新電池系統(tǒng)的詳細(xì)信息將在今年4月的特斯拉“電池日”向公眾展示,屆時我們將獲得更全面、更準(zhǔn)確的消息,讓我們翹首以盼吧!
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