Baterai Tesla 4680 - inovasi teknologi dan pengembangan rantai industri
Baterai Tesla 4680 adalah salah satu teknologi Tesla yang paling inovatif, dan kinerjanya yang luar biasa di bidang kendaraan listrik menjadikannya teknologi utama yang memimpin pengembangan industri baterai lithiummembawa perubahan revolusioner, dan sejumlah keunggulan baterai ini membuka prospek baru untuk pengembangan kendaraan listrik di masa depan.
Daftar Isi
Apa itu baterai 4680
"4680" mewakili spesifikasi ukuran diameter dan tinggi baterai. Baterai 4680 mengacu pada diameter baterai 46 mm dan tinggi 80 mm. Dibandingkan dengan baterai kendaraan listrik tradisional, volumenya yang lebih besar, kapasitas yang lebih tinggi, dan kepadatan energi yang lebih tinggi dapat memberikan jarak tempuh yang lebih jauh dan kinerja baterai yang lebih baik.
Keuntungan dari baterai 4680
Dibandingkan dengan struktur lug kutub tunggal baterai 21700, baterai 4680 mengadopsi desain pelat kolektor + lug semua kutub, sedangkan skema utama mengadopsi konfigurasi baru kutub positif di bagian bawah alur cangkang dan pengelasan laser pelat penutup untuk menutup alur cangkang.
Dalam hal proses pemrosesan, dibandingkan dengan baterai 21700, baterai 4680 meningkatkan pemotongan mati lug tiang, penguleni, pengumpul pengelasan laser, pembentukan pembukaan, proses pelat penutup pengelasan laser, kapasitas sel baterai 4680 adalah 5 kali lipat dari baterai 21700, yang dapat meningkatkan jarak tempuh 16% dari model yang sesuai, dan daya keluaran 6 kali lebih tinggi dari baterai 21700.
Saat ini, baterai Tesla 4680 telah memproduksi sendiri 1 juta baterai pada Januari 2023, dengan hasil rata-rata 92% dan hasil tertinggi 97%, dan hasil tersebut telah mencapai tingkat produksi massal.
Dua skema struktural dari 4680
Skema tradisional: ujung lug negatif menghadap ke bagian bawah alur cangkang baja, dan lug positif diarahkan keluar dari ujung terbuka dan dilas dengan ujung positif. Dasar cangkang baja dilas dengan lug semua kutub negatif melalui alur dengan pengelasan penetrasi laser berdenyut.
Keuntungan: struktur tanpa kolektor negatif tidak menempati ruang pada arah ketinggian cangkang baja, sehingga meningkatkan tingkat pemanfaatan ruang;
Kekurangan: ketika ketebalan dinding baterai meningkat, sulit untuk mengelas lug tiang dengan kuat ke bagian bawah rumah melalui pengelasan.
Skema baru: pelat kolektor positif langsung dilas ke kolom positif, kolom positif terjebak pada bukaan di bagian bawah alur cangkang, dan ada segel isolasi di antara keduanya, sel baterai adalah struktur lug kutub penuh.
Kedua ujungnya dihubungkan dengan pelat kolektor positif dan negatif dan kutub dihubungkan secara elektrik melalui pelat kolektor positif dan baterai, cangkang dan pelat kolektor negatif dihubungkan secara elektrik, pelat penutup dan cangkang dihubungkan dengan takik, dan pelat penutup diukir dengan garis tahan ledakan.
Baterai 4680 membawa peluang baru bagi industri material baterai
Sebelumnya karena penurunan subsidi membawa tuntutan pengurangan biaya, masalah keamanan terlihat jelas. Bahan pembantu utama ke arah energi tinggi dan tingkat peningkatan yang tinggi melambat, dan baterai Tesla 4680 diharapkan menjadi pendorong peningkatan yang baru.
Permeabilitas/dosis bahan pembantu utama seperti katoda nikel tinggi, anoda karbon silikon, suplemen litium, tabung nano karbon, LiFSI, PVDF diperkirakan akan meningkat.
1) Katoda nikel tinggi: Dengan tegangan operasi yang tinggi dan kapasitas yang spesifik, merupakan bahan katoda yang potensial untuk baterai daya;
2) Anoda karbon berbasis silikon: Sebagai bahan anoda generasi berikutnya yang ideal, kapasitas spesifik silikon murni adalah 10 kali lipat dari grafit;
3) Suplemen lithium: Selain efek pertama yang rendah dari anoda karbon silikon, film SEI akan "bernapas" regenerasi selama proses siklus, yang mengurangi masa pakai siklus, dan permintaan suplemen lithium semakin kuat;
4) Tabung nano karbon: Karena konduktivitas yang buruk dari anoda berbasis silikon bahan, perlu ditambahkan carbon nanotube (CNT) untuk meningkatkan konduktivitas antara zat aktif dan meningkatkan kepadatan energi baterai;
5) LiFSi: Jenis garam litium baru yang cocok untuk baterai nikel tinggi, tegangan tinggi, dan tingkat tinggi;
6) PVDF: Terutama digunakan pada baterai di pemisah baterai lithium dan katoda sebagai pengikat.
Dalam hal bagian struktural, karena baterai Tesla 4680 mengadopsi desain konfigurasi baru, ambang batas produksi telah dinaikkan, membuat bagian struktural beralih ke kustomisasi, pengadaan pelat cangkang + penutup, tata letak dioptimalkan, dan nilai produk tunggal ditingkatkan.
Dalam hal peralatan, jumlah pemotongan mati laser, pengelasan laser, dan proses lainnya telah meningkat, dan persyaratan presisi tinggi telah meningkatkan nilai peralatan terkait. Pabrik baterai kepala merencanakan kapasitas produksi baru, dan peralatan stamping cangkang diharapkan akan digantikan oleh manufaktur Cina.
Selain itu, karena semua lugs diatur dengan cermat, sulit untuk menggunakan pemotongan logam, dan dalam beberapa skema, lebar lugs berubah di sepanjang potongan tiang, sehingga pemotongan laser lebih cocok. Peralatan pengelasan laser mendapat manfaat dari rencana baterai Tesla 4680, dan pabrik baterai utama di industri yang ditumpangkan juga berencana untuk memiliki kapasitas produksi, yang diharapkan akan mengantarkan peningkatan volume yang cepat.
Pemasok bahan utama untuk 4680 baterai: CNGR (nikel tinggi), Easpring Technology (nikel tinggi), Putailai (karbon silikon), Shanshan (karbon silikon), Dynanonic (suplemen litium), Ke Dali (cangkang), Cnano Technology (tabung nano karbon), Tinci Materials (LiFSI), Capchem (LiFSI), BRT (tabung nano nikel + karbon tinggi), Fangyuan (nikel tinggi), Slac (cangkang), Hymson (peralatan pemotongan laser), Uwlaser (peralatan las laser), JDM (peralatan stamping).
Kesulitan dalam produksi massal baterai 4680
Struktur baru baterai Tesla 4680 membawa tantangan realisasi proses dan konsistensi, yang mempengaruhi tingkat hasil baterai.
Pelapisan: Tepi melengkung dari lapisan lug semua kutub memerlukan presisi perangkat yang lebih tinggi (area kosong pada cincin luar semakin banyak daripada cincin dalam, dan panjang lug kutub lebih panjang ke cincin luar).
Pemotongan lug tiang: Persyaratan proses yang lebih tinggi, jika ujungnya tidak rata, maka akan menghasilkan celah pada pemasangan lug tiang.
Pengelasan laser: Pengelasan lug dan pelat kolektor semua kutub, titik pengelasan meningkat (jumlah sambungan solder pada baterai Tesla 4680 lebih dari lima kali lebih tinggi dari pada 21700), mudah untuk membuat pengelasan virtual atau diafragma kerusakan suhu tinggi.
Menguleni: Chip logam diproduksi.
Injeksi cairan: Sulit untuk menyuntikkan cairan setelah penutup lug semua kutub, yang mempengaruhi produksi berkelanjutan.
Keunggulan performa baterai Tesla 4680
Tesla melakukan peningkatan desain "sel besar + lug semua kutub + nikel tinggi dan silikon tinggi + CTC" untuk baterai Tesla 4680 untuk mencapai sejumlah keunggulan kinerja:
1) Daya tahan lama: Kepadatan energi baterai Tesla 4680 meningkat >20%;
2) Pengisian daya cepat: Lug semua kutub mengoptimalkan kinerja termoelektrik baterai dan dapat menahan arus tingkat tinggi di atas 4C;
3) Biaya rendah: Baterai besar + kepadatan energi tinggi, mengurangi biaya satu Wh.
Selain itu, baterai Tesla 4680 karena kinerja keamanan termal yang lebih baik, keunggulan distribusi tegangan internal yang seragam, lebih cocok untuk sistem nikel tinggi dan silikon tinggi dibandingkan dengan baterai persegi. Diharapkan bahwa mobil kelas bawah akan lebih banyak menggunakan skema fosfor persegi + CTP, mobil kelas atas akan lebih banyak menggunakan skema nikel tinggi dan silikon tinggi 4680 + CTC.
Pemasok baterai terkemuka global seperti LG, Panasonic, Samsung, CATL, EVE energy, dll., juga telah menindaklanjuti tata letak baterai Tesla 4680. Baterai Tesla 4680 diharapkan dapat mengantarkan pada titik balik yang digerakkan oleh Tesla dan produsen baterai terkemuka.
Inovasi teknologi baterai Tesla 4680
Mengadopsi lug semua kutub Mengurangi resistensi: Desain lug semua kutub dapat mengurangi jalur aliran elektron dan mengurangi hambatan internal. 21700 elektron baterai mengalir melalui seluruh panjang bentang lembaran kutub luka di kolektor, jalurnya sekitar 1000mm, dan impedansi yang sesuai lebih besar dari 20mΩ menurut konduktivitas listrik tembaga.
Dalam sel kutub semua baterai Tesla 4680, jalur elektron yang mengalir melalui cairan kolektor hanya sepanjang aksial, yaitu 80mm, dan impedansi yang sesuai adalah 2mΩ.
Mengurangi panas Dalam hal produksi panas, panas berkurang seiring dengan berkurangnya resistansi (panas baterai lug all-pole hanya 1/5 dari lug unipole). Dalam hal pembuangan panas, jalur konduktivitas termal yang kuat terbentuk di sepanjang arah radial, dan hanya pelat dingin yang dapat diatur di bagian bawah (21700 asli adalah dinding samping pendingin tabung serpentin), yang mengurangi kesulitan manajemen termal dan konsumsi energi.
Singkatnya, kehilangan energi listrik dan panas menjadi kecil, mematahkan kendala bahwa energi dan kepadatan daya tidak dapat ditingkatkan pada saat yang bersamaan, dan mencapai masa pakai baterai yang lama serta pengisian daya yang cepat.
Menyederhanakan proses
Pelat tiang 21700/18650 harus menyisakan area kosong untuk lug tiang, dan lug tiang penuh dapat menghindari lapisan zebra dan menyederhanakan produksi baterai proses.
Mengadopsi nikel tinggi dan silikon tinggi
Pada prinsipnya, baterai silinder 4680 hanyalah sebuah bentuk kemasan, dan tidak ada batasan untuk sistem material. Namun, dari aspek aplikasi, nikel tinggi dan silikon tinggi dapat memberikan keuntungan pada keunggulan 4680 silinder besar dengan kinerja termal yang lebih baik dan distribusi tegangan internal yang seragam daripada baterai persegi.
Kepadatan energi
Karena efisiensi integrasi baterai silinder lebih rendah daripada baterai persegi, yaitu, untuk membuat paket dengan kepadatan energi yang sama, kepadatan energi silinder tunggal harus lebih tinggi daripada baterai persegi. Oleh karena itu, untuk mencapai kepadatan energi kemasan yang lebih tinggi, silinder secara alami membutuhkan nikel yang tinggi.
Tingkat adaptasi nikel yang tinggi Silinder lebih cocok untuk nikel tinggi daripada persegi. Alasan intinya adalah bahwa nikel tinggi persegi adalah kontak permukaan, dan baterai tunggal besar, produksi panas di dalam tubuh tidak mudah dilepaskan, dan desain pelarian termal tidak mudah dikendalikan.
Di sisi lain, sifat kimiawi besi litium stabil, dan persyaratan untuk pembuangan panas dan pelarian termal lebih rendah, sehingga CTP persegi sangat cocok untuk baterai sistem besi litium, memberikan keuntungan penuh pada keunggulan integrasi persegi tinggi, tetapi desain pelarian termal sulit. Lithium 4680 telah kehilangan keunggulan 4680 pada mobil penumpang, dan dapat diterapkan di masa depan pada kendaraan roda dua dan perkakas listrik.
Selain itu, karena perluasan elektroda negatif setelah menambahkan silikon, dispersi tegangan internal dari bentuk silinder lebih seragam daripada bujur sangkar, yang mudah menyebabkan kerusakan partikel dalam skema ini, yang memengaruhi kinerja dan masa pakai. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kepadatan energi sel, larutan silikon tinggi dengan nikel tinggi dipilih.
Mencapai biaya rendah Biaya material yang tidak aktif Ambil bagian struktural sebagai contoh, 21700 cangkang baterai + tutup 2 RMB, 4680 saat ini sekitar 10 RMB, umur panjang M3 perlu menggunakan 21700/4680 sel baterai 4400/960, arus yang sesuai dengan nilai 8800 / 9600, sehingga biaya bagian struktural baterai sepeda pada dasarnya datar. Ruang penurunan harga sangat besar setelah volume akhir, dengan asumsi bahwa biaya dapat dikurangi sebesar 30%, satu bagian struktural dapat menghemat sekitar 2000 RMB dari 21700.
Kepadatan energi yang tinggi
Grafit + kepadatan energi nikel tinggi 283wh/kg (dibandingkan dengan baterai LG 21700 yang 247wh/kg), karbon silikon +83 seri kepadatan energi nikel tinggi 300wh/kg, target seri 91 350-400Wh/kg.
Penghematan biaya dalam proses produksi
Terutama tercermin dalam teknologi elektroda kering pada tahap awal siklus produksi, partikel positif dan negatif dicampur dengan pengikat polytetrafluoroethylene (PTFE) untuk membuatnya menjadi fibrosa, dan bubuk digulung langsung ke dalam film dan ditekan ke aluminium foil atau foil tembaga untuk menyiapkan lembaran elektroda positif dan negatif.
Dengan cara ini, proses penggulungan dan pengeringan yang rumit dapat dihilangkan, sehingga sangat menyederhanakan proses produksi, meningkatkan efisiensi produksi dan menghemat biaya.
Status terkini dari rantai industri baterai 4680
Untuk Tesla, dengan promosi baterai Tesla 4680, perlu ada dua atau tiga pabrik pengecoran di China untuk mencapai kapasitas produksi yang lebih besar di masa depan, dan pabrik baterai besar lainnya akan menindaklanjuti tata letak baterai Tesla 4680. 2023 diperkirakan akan mengantarkan tahun pertama wabah.
Global: Tesla pertama kali mengumumkan pada September 2020 bahwa mereka akan mulai mengirimkan Model Y dengan baterai 4680 pada 2022Q1.
Panasonic berencana untuk memulai uji coba produksi baterai 4680 di Jepang pada tahun 2022 H1 dan produksi massal pada tahun 2023; LG akan memperluas kapasitas baterai 4680 di pabrik Ochang di Korea Selatan dan berencana untuk memproduksi secara massal pada tahun 2022-2023; Samsung SDI berencana untuk mencapai produksi massal pada tahun 2024, dan perusahaan Israel, Storedot, mengumumkan pada bulan September 2021 bahwa mereka telah berhasil memproduksi baterai 4680 yang pertama dan berencana untuk mencapai produksi massal pada tahun 2024.
Cina: CATL mempercepat laju penelitian dan pengembangan, merencanakan produksi massal pada tahun 2024; Bic memamerkan produk silinder besar di Shenzhen CIBF pada Maret 2021, dan produksi massal diharapkan pada tahun 2023; EVE Energy menempatkan proyek produksi baterai silinder besar 20GWh ke dalam produksi pada tahun 2021 Q4 di Jingmen, dan diperkirakan akan mencapai produksi massal baterai 4680 pada tahun 2024.
Hailey
Hai, saya Hailey, Sejak saya lulus dengan gelar master saya di bidang fisika, saya telah mendedikasikan diri saya pada industri baterai lithium dan bekerja dengan insinyur baterai lithium untuk menyelesaikan berbagai proyek desain dan manufaktur baterai lithium. Berdasarkan pengetahuan elektronik sebagai insinyur baterai lithium selama lebih dari 4 tahun, saya sekarang terutama bertanggung jawab untuk menulis konten tentang baterai lithium dan saya ingin berbagi pandangan saya dengan Anda.
Baterai Tesla 4680 - inovasi teknologi dan pengembangan rantai industri
Apa itu baterai 4680
"4680" mewakili spesifikasi ukuran diameter dan tinggi baterai. Baterai 4680 mengacu pada diameter baterai 46 mm dan tinggi 80 mm. Dibandingkan dengan baterai kendaraan listrik tradisional, volumenya yang lebih besar, kapasitas yang lebih tinggi, dan kepadatan energi yang lebih tinggi dapat memberikan jarak tempuh yang lebih jauh dan kinerja baterai yang lebih baik.
Keuntungan dari baterai 4680
Dibandingkan dengan struktur lug kutub tunggal baterai 21700, baterai 4680 mengadopsi desain pelat kolektor + lug semua kutub, sedangkan skema utama mengadopsi konfigurasi baru kutub positif di bagian bawah alur cangkang dan pengelasan laser pelat penutup untuk menutup alur cangkang.
Dalam hal proses pemrosesan, dibandingkan dengan baterai 21700, baterai 4680 meningkatkan pemotongan mati lug tiang, penguleni, pengumpul pengelasan laser, pembentukan pembukaan, proses pelat penutup pengelasan laser, kapasitas sel baterai 4680 adalah 5 kali lipat dari baterai 21700, yang dapat meningkatkan jarak tempuh 16% dari model yang sesuai, dan daya keluaran 6 kali lebih tinggi dari baterai 21700.
Saat ini, baterai Tesla 4680 telah memproduksi sendiri 1 juta baterai pada Januari 2023, dengan hasil rata-rata 92% dan hasil tertinggi 97%, dan hasil tersebut telah mencapai tingkat produksi massal.
Dua skema struktural dari 4680
Skema tradisional: ujung lug negatif menghadap ke bagian bawah alur cangkang baja, dan lug positif diarahkan keluar dari ujung terbuka dan dilas dengan ujung positif. Dasar cangkang baja dilas dengan lug semua kutub negatif melalui alur dengan pengelasan penetrasi laser berdenyut.
Keuntungan: struktur tanpa kolektor negatif tidak menempati ruang pada arah ketinggian cangkang baja, sehingga meningkatkan tingkat pemanfaatan ruang;
Kekurangan: ketika ketebalan dinding baterai meningkat, sulit untuk mengelas lug tiang dengan kuat ke bagian bawah rumah melalui pengelasan.
Skema baru: pelat kolektor positif langsung dilas ke kolom positif, kolom positif terjebak pada bukaan di bagian bawah alur cangkang, dan ada segel isolasi di antara keduanya, sel baterai adalah struktur lug kutub penuh.
Kedua ujungnya dihubungkan dengan pelat kolektor positif dan negatif dan kutub dihubungkan secara elektrik melalui pelat kolektor positif dan baterai, cangkang dan pelat kolektor negatif dihubungkan secara elektrik, pelat penutup dan cangkang dihubungkan dengan takik, dan pelat penutup diukir dengan garis tahan ledakan.
Baterai 4680 membawa peluang baru bagi industri material baterai
Sebelumnya karena penurunan subsidi membawa tuntutan pengurangan biaya, masalah keamanan terlihat jelas. Bahan pembantu utama ke arah energi tinggi dan tingkat peningkatan yang tinggi melambat, dan baterai Tesla 4680 diharapkan menjadi pendorong peningkatan yang baru.
Permeabilitas/dosis bahan pembantu utama seperti katoda nikel tinggi, anoda karbon silikon, suplemen litium, tabung nano karbon, LiFSI, PVDF diperkirakan akan meningkat.
1) Katoda nikel tinggi: Dengan tegangan operasi yang tinggi dan kapasitas yang spesifik, merupakan bahan katoda yang potensial untuk baterai daya;
2) Anoda karbon berbasis silikon: Sebagai bahan anoda generasi berikutnya yang ideal, kapasitas spesifik silikon murni adalah 10 kali lipat dari grafit;
3) Suplemen lithium: Selain efek pertama yang rendah dari anoda karbon silikon, film SEI akan "bernapas" regenerasi selama proses siklus, yang mengurangi masa pakai siklus, dan permintaan suplemen lithium semakin kuat;
4) Tabung nano karbon: Karena konduktivitas yang buruk dari anoda berbasis silikon bahan, perlu ditambahkan carbon nanotube (CNT) untuk meningkatkan konduktivitas antara zat aktif dan meningkatkan kepadatan energi baterai;
5) LiFSi: Jenis garam litium baru yang cocok untuk baterai nikel tinggi, tegangan tinggi, dan tingkat tinggi;
6) PVDF: Terutama digunakan pada baterai di pemisah baterai lithium dan katoda sebagai pengikat.
Dalam hal bagian struktural, karena baterai Tesla 4680 mengadopsi desain konfigurasi baru, ambang batas produksi telah dinaikkan, membuat bagian struktural beralih ke kustomisasi, pengadaan pelat cangkang + penutup, tata letak dioptimalkan, dan nilai produk tunggal ditingkatkan.
Dalam hal peralatan, jumlah pemotongan mati laser, pengelasan laser, dan proses lainnya telah meningkat, dan persyaratan presisi tinggi telah meningkatkan nilai peralatan terkait. Pabrik baterai kepala merencanakan kapasitas produksi baru, dan peralatan stamping cangkang diharapkan akan digantikan oleh manufaktur Cina.
Selain itu, karena semua lugs diatur dengan cermat, sulit untuk menggunakan pemotongan logam, dan dalam beberapa skema, lebar lugs berubah di sepanjang potongan tiang, sehingga pemotongan laser lebih cocok. Peralatan pengelasan laser mendapat manfaat dari rencana baterai Tesla 4680, dan pabrik baterai utama di industri yang ditumpangkan juga berencana untuk memiliki kapasitas produksi, yang diharapkan akan mengantarkan peningkatan volume yang cepat.
4680 perusahaan baterai terkemuka: CATL, EVE Energy, dan lainnya 10 produsen baterai 4680 teratas.
Pemasok bahan utama untuk 4680 baterai: CNGR (nikel tinggi), Easpring Technology (nikel tinggi), Putailai (karbon silikon), Shanshan (karbon silikon), Dynanonic (suplemen litium), Ke Dali (cangkang), Cnano Technology (tabung nano karbon), Tinci Materials (LiFSI), Capchem (LiFSI), BRT (tabung nano nikel + karbon tinggi), Fangyuan (nikel tinggi), Slac (cangkang), Hymson (peralatan pemotongan laser), Uwlaser (peralatan las laser), JDM (peralatan stamping).
Kesulitan dalam produksi massal baterai 4680
Struktur baru baterai Tesla 4680 membawa tantangan realisasi proses dan konsistensi, yang mempengaruhi tingkat hasil baterai.
Pelapisan: Tepi melengkung dari lapisan lug semua kutub memerlukan presisi perangkat yang lebih tinggi (area kosong pada cincin luar semakin banyak daripada cincin dalam, dan panjang lug kutub lebih panjang ke cincin luar).
Pemotongan lug tiang: Persyaratan proses yang lebih tinggi, jika ujungnya tidak rata, maka akan menghasilkan celah pada pemasangan lug tiang.
Pengelasan laser: Pengelasan lug dan pelat kolektor semua kutub, titik pengelasan meningkat (jumlah sambungan solder pada baterai Tesla 4680 lebih dari lima kali lebih tinggi dari pada 21700), mudah untuk membuat pengelasan virtual atau diafragma kerusakan suhu tinggi.
Menguleni: Chip logam diproduksi.
Injeksi cairan: Sulit untuk menyuntikkan cairan setelah penutup lug semua kutub, yang mempengaruhi produksi berkelanjutan.
Keunggulan performa baterai Tesla 4680
Tesla melakukan peningkatan desain "sel besar + lug semua kutub + nikel tinggi dan silikon tinggi + CTC" untuk baterai Tesla 4680 untuk mencapai sejumlah keunggulan kinerja:
1) Daya tahan lama: Kepadatan energi baterai Tesla 4680 meningkat >20%;
2) Pengisian daya cepat: Lug semua kutub mengoptimalkan kinerja termoelektrik baterai dan dapat menahan arus tingkat tinggi di atas 4C;
3) Biaya rendah: Baterai besar + kepadatan energi tinggi, mengurangi biaya satu Wh.
Selain itu, baterai Tesla 4680 karena kinerja keamanan termal yang lebih baik, keunggulan distribusi tegangan internal yang seragam, lebih cocok untuk sistem nikel tinggi dan silikon tinggi dibandingkan dengan baterai persegi. Diharapkan bahwa mobil kelas bawah akan lebih banyak menggunakan skema fosfor persegi + CTP, mobil kelas atas akan lebih banyak menggunakan skema nikel tinggi dan silikon tinggi 4680 + CTC.
Pemasok baterai terkemuka global seperti LG, Panasonic, Samsung, CATL, EVE energy, dll., juga telah menindaklanjuti tata letak baterai Tesla 4680. Baterai Tesla 4680 diharapkan dapat mengantarkan pada titik balik yang digerakkan oleh Tesla dan produsen baterai terkemuka.
Inovasi teknologi baterai Tesla 4680
Mengadopsi lug semua kutub
Mengurangi resistensi:
Desain lug semua kutub dapat mengurangi jalur aliran elektron dan mengurangi hambatan internal. 21700 elektron baterai mengalir melalui seluruh panjang bentang lembaran kutub luka di kolektor, jalurnya sekitar 1000mm, dan impedansi yang sesuai lebih besar dari 20mΩ menurut konduktivitas listrik tembaga.
Dalam sel kutub semua baterai Tesla 4680, jalur elektron yang mengalir melalui cairan kolektor hanya sepanjang aksial, yaitu 80mm, dan impedansi yang sesuai adalah 2mΩ.
Mengurangi panas
Dalam hal produksi panas, panas berkurang seiring dengan berkurangnya resistansi (panas baterai lug all-pole hanya 1/5 dari lug unipole). Dalam hal pembuangan panas, jalur konduktivitas termal yang kuat terbentuk di sepanjang arah radial, dan hanya pelat dingin yang dapat diatur di bagian bawah (21700 asli adalah dinding samping pendingin tabung serpentin), yang mengurangi kesulitan manajemen termal dan konsumsi energi.
Singkatnya, kehilangan energi listrik dan panas menjadi kecil, mematahkan kendala bahwa energi dan kepadatan daya tidak dapat ditingkatkan pada saat yang bersamaan, dan mencapai masa pakai baterai yang lama serta pengisian daya yang cepat.
Menyederhanakan proses
Pelat tiang 21700/18650 harus menyisakan area kosong untuk lug tiang, dan lug tiang penuh dapat menghindari lapisan zebra dan menyederhanakan produksi baterai proses.
Mengadopsi nikel tinggi dan silikon tinggi
Pada prinsipnya, baterai silinder 4680 hanyalah sebuah bentuk kemasan, dan tidak ada batasan untuk sistem material. Namun, dari aspek aplikasi, nikel tinggi dan silikon tinggi dapat memberikan keuntungan pada keunggulan 4680 silinder besar dengan kinerja termal yang lebih baik dan distribusi tegangan internal yang seragam daripada baterai persegi.
Kepadatan energi
Karena efisiensi integrasi baterai silinder lebih rendah daripada baterai persegi, yaitu, untuk membuat paket dengan kepadatan energi yang sama, kepadatan energi silinder tunggal harus lebih tinggi daripada baterai persegi. Oleh karena itu, untuk mencapai kepadatan energi kemasan yang lebih tinggi, silinder secara alami membutuhkan nikel yang tinggi.
Tingkat adaptasi nikel yang tinggi
Silinder lebih cocok untuk nikel tinggi daripada persegi. Alasan intinya adalah bahwa nikel tinggi persegi adalah kontak permukaan, dan baterai tunggal besar, produksi panas di dalam tubuh tidak mudah dilepaskan, dan desain pelarian termal tidak mudah dikendalikan.
Di sisi lain, sifat kimiawi besi litium stabil, dan persyaratan untuk pembuangan panas dan pelarian termal lebih rendah, sehingga CTP persegi sangat cocok untuk baterai sistem besi litium, memberikan keuntungan penuh pada keunggulan integrasi persegi tinggi, tetapi desain pelarian termal sulit. Lithium 4680 telah kehilangan keunggulan 4680 pada mobil penumpang, dan dapat diterapkan di masa depan pada kendaraan roda dua dan perkakas listrik.
Selain itu, karena perluasan elektroda negatif setelah menambahkan silikon, dispersi tegangan internal dari bentuk silinder lebih seragam daripada bujur sangkar, yang mudah menyebabkan kerusakan partikel dalam skema ini, yang memengaruhi kinerja dan masa pakai. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kepadatan energi sel, larutan silikon tinggi dengan nikel tinggi dipilih.
Mencapai biaya rendah
Biaya material yang tidak aktif
Ambil bagian struktural sebagai contoh, 21700 cangkang baterai + tutup 2 RMB, 4680 saat ini sekitar 10 RMB, umur panjang M3 perlu menggunakan 21700/4680 sel baterai 4400/960, arus yang sesuai dengan nilai 8800 / 9600, sehingga biaya bagian struktural baterai sepeda pada dasarnya datar. Ruang penurunan harga sangat besar setelah volume akhir, dengan asumsi bahwa biaya dapat dikurangi sebesar 30%, satu bagian struktural dapat menghemat sekitar 2000 RMB dari 21700.
Kepadatan energi yang tinggi
Grafit + kepadatan energi nikel tinggi 283wh/kg (dibandingkan dengan baterai LG 21700 yang 247wh/kg), karbon silikon +83 seri kepadatan energi nikel tinggi 300wh/kg, target seri 91 350-400Wh/kg.
Penghematan biaya dalam proses produksi
Terutama tercermin dalam teknologi elektroda kering pada tahap awal siklus produksi, partikel positif dan negatif dicampur dengan pengikat polytetrafluoroethylene (PTFE) untuk membuatnya menjadi fibrosa, dan bubuk digulung langsung ke dalam film dan ditekan ke aluminium foil atau foil tembaga untuk menyiapkan lembaran elektroda positif dan negatif.
Dengan cara ini, proses penggulungan dan pengeringan yang rumit dapat dihilangkan, sehingga sangat menyederhanakan proses produksi, meningkatkan efisiensi produksi dan menghemat biaya.
Status terkini dari rantai industri baterai 4680
Untuk Tesla, dengan promosi baterai Tesla 4680, perlu ada dua atau tiga pabrik pengecoran di China untuk mencapai kapasitas produksi yang lebih besar di masa depan, dan pabrik baterai besar lainnya akan menindaklanjuti tata letak baterai Tesla 4680. 2023 diperkirakan akan mengantarkan tahun pertama wabah.
Global: Tesla pertama kali mengumumkan pada September 2020 bahwa mereka akan mulai mengirimkan Model Y dengan baterai 4680 pada 2022Q1.
Panasonic berencana untuk memulai uji coba produksi baterai 4680 di Jepang pada tahun 2022 H1 dan produksi massal pada tahun 2023; LG akan memperluas kapasitas baterai 4680 di pabrik Ochang di Korea Selatan dan berencana untuk memproduksi secara massal pada tahun 2022-2023; Samsung SDI berencana untuk mencapai produksi massal pada tahun 2024, dan perusahaan Israel, Storedot, mengumumkan pada bulan September 2021 bahwa mereka telah berhasil memproduksi baterai 4680 yang pertama dan berencana untuk mencapai produksi massal pada tahun 2024.
Cina: CATL mempercepat laju penelitian dan pengembangan, merencanakan produksi massal pada tahun 2024; Bic memamerkan produk silinder besar di Shenzhen CIBF pada Maret 2021, dan produksi massal diharapkan pada tahun 2023; EVE Energy menempatkan proyek produksi baterai silinder besar 20GWh ke dalam produksi pada tahun 2021 Q4 di Jingmen, dan diperkirakan akan mencapai produksi massal baterai 4680 pada tahun 2024.