Elon Musk podczas corocznej imprezy Battery Day przedstawił następną generację układu napędowego Tesli: ogniwo litowo-jonowe 4680. Nazwa mówi sama za siebie i zawiera wszystkie niezbędne informacje na temat wymiarów fizycznych. Jest to cylindryczna komórka o średnicy 46 mm i wysokości 80 mm.
Zapewnia znaczący skok wydajności i efektywności produkcji w porównaniu z obecnymi ogniwami 2170. Ale wyjaśnijmy sobie jedną rzecz. To nie jest mityczny, rewolucyjny akumulator o zasięgu 1,6 miliona kilometrów, o którym w zeszłym miesiącu zrobiło się głośno w Internecie.
Skład chemiczny pozostaje standardem w przypadku akumulatorów litowo-jonowych. Innowacja jest w architekturze.
Rewolucja bez wniosków (bez stołu)
Inżynierowie Tesli zrobili coś zaskakująco prostego, ale złożonego: usunęli szpilki.
W tradycyjnych ogniwach akumulatorowych zaciski dodatni i ujemny łączą anodę i katodę z korpusem akumulatora. Jest to pracochłonny etap produkcji. To wymaga czasu. To zwiększa koszty. I tworzy opór.
Nowa konstrukcja 4680 całkowicie eliminuje te odkrycia. To ogromna zmiana w metodologii produkcji. Eliminując etap wprowadzania elektrody, proces produkcyjny ulega skróceniu. Jest coraz szybszy. Jest coraz taniej.
„Usunięcie przewodów eliminuje bariery termiczne i zmniejsza odległość, jaką muszą pokonać elektrony.”
Zastanów się, jaki to ma wpływ na zarządzanie ciepłem. Tradycyjne przewody pełnią rolę barier termicznych. Spowalniają ładowanie. Zatrzymują ciepło. Bez nich ogniwo może efektywniej odprowadzać ciepło. Oznacza to krótszy czas ładowania. Oznacza to również, że elektrony mają mniejszą odległość do pokonania między elektrodami.
Rezultatem jest lepszy stosunek mocy do masy. Otrzymujesz większą wydajność przy mniejszej wadze.
To nie magia. To jest inżynieria. Chodzi o usunięcie złożoności w celu poprawy wydajności. Ogniwo 4680 jest większe od swoich poprzedników, ale sam rozmiar nie jest przełomem. Przełom tkwi w wewnętrznej strukturze.
Produkcja tego wymaga precyzji. Usuwanie przewodów to nie tylko przecięcie przewodów. Zapewnia to stały kontakt na całej powierzchni anody i katody. Jakakolwiek niezgodność prowadzi do lokalnego przegrzania (gorących punktów). Lokalne przegrzanie prowadzi do degradacji. Zakres granic degradacji.
Tesla twierdzi, że ten projekt rozwiązuje te problemy. Rezultatem jest ogniwo, które ładuje się szybciej. Koszty niższe w produkcji. I wytwarza więcej mocy na kilogram.
Wkrótce zobaczymy, jak przełoży się to na produkcję. Teoria jest słuszna. Wydajność pokaże prawdziwy obraz.
Era grafitu w układach napędowych nowej generacji Tesli faktycznie dobiegła końca. Krzem wkracza na scenę i nie zamierza zaakceptować status quo.
Grafit pozostaje standardowym materiałem anodowym od dziesięcioleci. To działa. Jest stabilny. Jednak jego możliwości są ograniczone. Krzem zmienia zasady gry: może przechowywać dziewięć razy więcej litu niż grafit. Nie jest to niewielka poprawa. Jest to zasadnicza zmiana potencjału gęstości energii.
Jednak czysty krzem pęcznieje i pęka podczas cykli ładowania. Nie wytrzymuje długo na baterii. Rozwiązanie Tesli? Zastrzeżona powłoka polimerowa, która przewodzi jony, zachowując stabilność krzemu. Rezultatem jest anoda, która kosztuje tylko 1,2 dolara za kWh. Tani. Obcisły. Wykonalny.
Historia katody jest również podzielona na segmenty. Tesla nie opiera się na jednej uniwersalnej chemii. Dzielą materiały katodowe w zależności od roli samochodu:
- Modele podstawowe : Katody na bazie żelaza. Niski koszt. Wysoka wielkość produkcji.
- Modele Premium : niklowo-manganowy. Zrównoważ wydajność i zasięg.
- Wymagania dotyczące dużej gęstości : Czysty nikiel. Dla Tesli Semi i nowego Roadstera. Kiedy potrzebna jest każda watogodzina energii, inne metale są eliminowane z kompozycji.
To nie jest tylko teoria. Tesla twierdzi, że te zmiany zapewniają pięć razy więcej energii i sześć razy więcej mocy niż poprzednia generacja. Deklarowany wzrost rzeczywistej rezerwy mocy wynosi 16%. Proces produkcyjny stanie się bardziej zautomatyzowany, co obniży koszty produkcji o 56% na kWh.
Niższy koszt. Wyższa moc. Następna jest rezerwa mocy. Matematyka jest prosta.
Kalendarium Tesli za 25 000 dolarów
Produkcja akumulatorów rozpocznie się w 2022 r. Produkcja masowa rozpocznie się w 2025 r.
Podczas Battery Day Elon Musk nie owijał w bawełnę. Obiecał w ciągu trzech lat w pełni autonomiczny samochód za 25 000 dolarów. Przypada to dokładnie na rok 2025.
Obecna cena wywoławcza podstawowego Modelu 3 wynosi około 35 000 dolarów. Przepaść się powiększa. Powszechnie uważa się, że omawiany samochód to kompaktowy hatchback, który jest obecnie opracowywany w Chinach. Mniejszy rozmiar. Niższy koszt materiałów. Wyższe marże.
Niektórzy nazywają to Modelem 2. Inni nazywają to Projektem Redwood. Imię nie ma znaczenia. Cena ma znaczenie.
Jeśli chemia anodowa krzemu będzie dobrze działać na dużą skalę, bariera 25 000 dolarów może spaść szybciej, niż oczekują analitycy. Infrastruktura jest w trakcie tworzenia. Chemia sprawdzona w laboratorium. Pozostaje tylko pytanie, czy linie produkcyjne będą w stanie nadążyć za popytem.
Roadster nadal potrzebuje katody z czystego niklu. Semi czeka na wzrost gęstości energii. Ale rynek masowy? Tutaj królować będzie żelazo i krzem.
Zobaczymy, czy szkice prototypu odpowiadają rzeczywistości. Inaczej obietnica 25 000 dolarów pozostanie jedynie chwytem reklamowym.
