Введение
Tesla всегда была в авангарде индустрии электромобилей (EV), известной своими инновациями и установлением новых стандартов. От электромобилей до ракет — видение Илона Маска вывело Tesla на новые высоты. Но одна область, где компания столкнулась с некоторыми проблемами, — это производство батареи 4680. В этом отчете WHET более подробно рассматривает батарею 4680, раскрывает ее потенциал, проблемы, с которыми сталкивается Tesla, и то, что это означает для будущего больших цилиндрических батарей в мире электромобилей.
Генезис батареи 4680
Tesla представила батарею 4680 на мероприятии Battery Day в 2020 году как большой шаг вперед в аккумуляторных технологиях. Увеличивая размер цилиндрической батареи с 21 мм в диаметре и 70 мм в длину до 46 мм и 80 мм, Tesla надеялась улучшить плотность энергии и снизить производственные затраты. Больший размер позволяет хранить больше энергии в каждой батарее и сокращает зазоры между элементами, что помогает повысить эффективность использования пространства и общую плотность энергии.
Ключевые инновации аккумулятора 4680
Больший размер: Больший размер означает более высокую плотность энергии и лучшую эффективность использования пространства.
Дизайн столов: эта уникальная конструкция снижает внутреннее сопротивление, обеспечивая более быструю зарядку и разрядку, а также лучшее управление теплом.
Кремниевый анод: Кремниевые аноды имеют более высокую теоретическую емкость, что помогает увеличить плотность энергии, сохраняя при этом безопасность и стабильность батареи.
Сухой электродный процесс: Этот новый метод производства упрощает производство и сокращает затраты на 20 %, снижает затраты на оборудование на 35 % и экономит 70 % занимаемой площади.
Когда Tesla впервые представила батарею 4680, она прогнозировала снижение производственных затрат на 56% и увеличение запаса хода на 16% по сравнению с предыдущей батареей 2170.
Производственные проблемы
Несмотря на весь свой потенциал, запуск батареи 4680 в массовое производство оказался для Tesla трудным путем. Вот некоторые из основных препятствий:
Сухой электродный процесс: Одной из самых инновационных особенностей батареи 4680 является технология сухого электрода, которая упрощает производство. Однако нанесение сухих электродных материалов на аккумуляторные пленки было сложной задачей из-за таких проблем, как слабая адгезия и неравномерное распределение. Чтобы исправить это, Tesla разработала связующее из ПТФЭ, но результаты пока не идеальны.
Выход продукции: По состоянию на начало 2024 года производительность Tesla на заводе в Техасе составляет 95%, что ниже, чем 99% производительности аккумуляторов 2170, которые уже производятся серийно.
Экономия средств: Если процесс с сухим электродом не будет работать должным образом, ожидаемая экономическая выгода от батареи 4680 будет уменьшена.
Кремниевые аноды: Хотя считается, что аноды на основе кремния обладают большим потенциалом, они не были реализованы в серийно выпускаемых батареях 4680. В батареях 4680 первого поколения, выпускаемых заводом Tesla в Техасе, по-прежнему используются аноды из чистого графита, что означает, что плотность энергии ниже, чем первоначально предполагалось.
Плотность энергии: Предполагается, что батарея 4680 имеет теоретическую плотность энергии 300 Втч/кг, но фактическая плотность энергии составляет всего 244 Втч/кг. Для сравнения, аккумуляторы LG 2170, которые Tesla использует на своем заводе в Шанхае, имеют плотность энергии 252 Втч/кг.
Тенденции и перспективы отрасли
Несмотря на проблемы, с которыми Tesla столкнулась при использовании батареи 4680, цилиндрический аккумулятор большего размера начинает завоевывать популярность в индустрии электромобилей. Такие компании, как Panasonic и LG New Energy, инвестируют в производство аккумуляторов 4680, а LG New Energy планирует начать массовое производство в Южной Корее к августу 2023 года.
В Китае такие компании, как Ningde Times New Energy и EVE Energy, также готовятся к производству больших цилиндрических батарей. Ningde Times планирует произвести 4695 аккумуляторов для BMW общей годовой мощностью 40 ГВтч на заводах в Китае и Германии.
Перспективы и услуги WHET
Являясь лидером в отрасли, WHET видит потенциал больших цилиндрических батарей и имеет хорошие возможности, чтобы помочь клиентам ориентироваться в этой меняющейся ситуации. Благодаря нашим глубоким знаниям в области аккумуляторных технологий, производственных процессов и тенденций рынка, мы предлагаем индивидуальные решения и аналитическую информацию, которые помогают клиентам оставаться на шаг впереди.
Заключение
Аккумулятор 4680 вызвал много шума в индустрии электромобилей, обещая лучшую плотность энергии и более низкие затраты. Однако путь от концепции к массовому производству был нелегким, и на этом пути Tesla столкнулась с некоторыми серьезными проблемами. Тем не менее, большой цилиндрический формат батареи по-прежнему выглядит многообещающе, и несколько производителей уже инвестируют в его будущее. В WHET мы стремимся держать наших клиентов в курсе последних новостей отрасли и предоставлять им решения, необходимые для того, чтобы воспользоваться преимуществами этой захватывающей тенденции.