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[行业动态] 续航增/成本降 聊特斯拉电池日的黑科技

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发表于 2020-9-28 14:38:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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续航增/成本降 聊特斯拉电池日的黑科技
【汽车材料网】美国时间9月22日,特斯拉在股东大会后举办了一个叫电池日的活动,在该活动上发布了旗下最新的电池技术,今天我们来看看科技狂人马斯克又为我们带来了怎样的电池黑科技。

● 体积更大、取消极耳的电芯
  特斯拉在电池日活动上首先就发布了型号为4680的无极耳电芯,这种电芯的高度为80mm,直径为46mm,其名字“4680”就来源于此。这种新型电芯比特斯拉Model 3车型上搭载的2170电芯要粗不少,有点像是一个小罐头。这种4680电池就是特斯拉自产电池的真身,下面我们来看看它的特点。



  在电池日上,马斯克提到集流体与电池外壳或顶盖的连接非常困难,但最终没有说出他们采用的方法。但从特斯拉的一些相关专利中我们可以了解到,特斯拉应该是通过在外壳端面内侧和端盖与集流体接触的一面设计独特造型来实现连接的。4860电池的集流体和传统锂电电芯上的极耳都是由正/负电极片引出的导电介质,所不同的是4860电池的集流体导电面积要比传统极耳大得多,从而促成了性能的飞跃。利用4680电芯组成电池包能够使车辆的续航里程提升16%。除此以外,由于部件减少、结构简化以及生产流程的优化,采用新电芯的电池包在制造成本上降低了14%。



  特斯拉称,一条这样的新型生产线能够提供20GWh(千兆瓦时)的产能,是传统生产线产能的7倍。

  这种4680电芯并非纸上谈兵,而是已经能够实现量产的产品,目前已经处于产能爬升阶段。但特斯拉预计会在2022年左右把这种电池应用到量产车之上。

  而作为自产电池的补充,特斯拉依旧会和松下、LG以及宁德时代合作,购买这些企业生产的锂电池产品,那也是百GWh左右的规模。
● 干电极技术
 特斯拉在早前收购了Maxwell公司,该公司就掌握着干电极技术。


  性能的提升是一方面,采用干电极技术后,工厂的占地面积减少至原来的1/10,同时由于无需像制作湿电极那样对电极进行烘干作业,能源消耗也降低为原来的1/10。目前,特斯拉的这种干电极技术已经研发成功,但离大规模量产还需要一段时间。
● 硅负极材料
  目前主流的锂电池,大多采用石墨来做负极材料。相比石墨,硅能够存储多达9倍的锂离子,这意味着采用硅来做负极材料能够大大提升锂电池的能量密度。


  更有弹性的硅负极材料能够允许其在充放电过程中膨胀和收缩并保持结构的稳定性,解决了前面提到的容量衰减问题。

  其中氧化硅负极材料成本为6.6美元/kWh,硅石墨负极材料成本为10.2美元/kWh,硅纳米线负极材料成本超过100美元/kWh。而特斯拉研发的新型硅负极材料的目标成本为1.2美元/kWh,在价格上有很大优势。采用这种新型硅负极材料后,特斯拉的车型续航里程能够提升20%,同时电池包成本会降低5%。

● 正极材料的选择
  目前市场上流行的NCM811锂电池,正极材料中,镍、钴、锰三种金属材料的比例为8:1:1。其中钴作为稀有金属,由于存量较少,所以价格相比其他两种金属要高。之所以电池生产企业还在正极中采用钴,主要是其结构稳定,能够更好地存储锂离子,从而让锂电池更好、更稳定地存储电能。


  为了达到这样的目的,同时保证电池的各项性能,特斯拉将采用新型的涂料和掺杂剂。这一波操作后,新型电池的成本将降低15%。

  如标准续航版车型和工业用储能装置将会采用磷酸铁锂电池。长续航版车型或家用储能装置将会采用镍镁锂电池,这种电池的正极材料将由2/3的镍和1/3的镁合金组成。对于Cybertruck(参数|询价)电动皮卡和Semi电动卡车这种对电池重量非常敏感的车型(降低整车重量对于延长续航有帮助),其电池正极将会采用高比例的镍材料。



  官方的数据称,通过新型正极材料的使用以及废旧电池回收这两项措施能够降低12%的电池包生产成本。

● 把电池包变成车身的一部分
  纯电动车从早期的油改电到目前较为普遍的纯电专属平台,已经经历了数年的演化。纯电专属平台衍生出来的车型,其整体结构布局更合理,所以车辆综合性能(车内空间、操控性能等)上已有不错的表现。在电池日上,马斯克公布了其最新的底盘结构,这种底盘结构把电池包变成了车身的一部分,这是一种非常新颖的电动车车身和底盘结构,下面我们一起来看看。


  在新的车身设计中,电池组除了是储能单元,还是车身结构强化单元的一部分。相比现在的传统电动车把电池挂在车身底部的设计,特斯拉的这种设计进一步简化了结构,降低整车重量,有利于进一步提升车内空间。

  这样的设计除了能提升电池包能量密度外,电池单体外壳还能兼任电池包的结构加强件,可谓是一举两得。




  上述的只是预测数字,特斯拉还需要1年半到3年时间来评估新技术的实际效果。如果实际效果理想的话,特斯拉的新型电动车产品续航里程将有望超过1000公里,确实是让人期待。



这款车在Laguna Seca赛道取得了1分30秒零3的成绩,是目前量产车中最快的。这款车搭载了三电机全轮驱动系统,0-100km/h加速成绩小于2.1秒,最高车速为320km/h,400m加速时间小于9秒,动力系统输出超过1100马力,续航里程大于840公里,性能车发烧友们看到这里是不是有点热血沸腾呢?

● 全文总结:
降低成本的主线贯穿整个电池日活动,或许作为股东大会后的活动,特斯拉想通过对电池降本措施的讲解来证明其未来的盈利能力吧!马斯克在此次电池日公布的技术都是已经实现和几年内能够实现的技术,并没有像以往那种天马行空的目标,给人的感觉是干货有余而惊喜不够,但更务实的马斯克是否会让你对特斯拉有更多的信心和期待呢?所有技术量产以后,电动车的续航将达到1000公里以上,特斯拉电动车起售价将降低至25000美元。这都为电动车产品力竞赛订立了新的、富有挑战性的目标。
来源:汽车之家


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