Чергові щорічні загальні збори Tesla проводились за дуже особливих обставин через вірус Covid-19: гості зайняли 276 паркувальних місць Tesla на новому заводі акумуляторів Fremonti. Флот, що складався в основному з моделей 3 та Y, стояв перед сценою, як автомобільний кінотеатр, а центральний дисплей автомобілів дозволяв транслювати подію.

4680

Протягом першої години майже завжди нудна суха збірка була порушена відносно швидко, а потім день батареї почався.

Редизайн

Презентація Ілона Маск супроводжував Дрю Багліно, віце-президент Tesla з питань трансмісії та акумуляторних технологій і доступна для них година пояснювалася від початку до кінця чому і як компанія створила нову знакову технологію акумуляторів.

Почнемо відразу з того, чому.

Місія Тесли - якомога швидше змінити світ стійкі джерела енергії та транспортні засоби. Це нічого нового, ми вже знали. Однак компанія зараз це бачить їх початкового генерального плану недостатньо, їм потрібно рухатися швидше, більш радикально, тому вони переосмислили свою стратегію.

Первинний план компанії полягав у тому, щоб завести концертну фабрику в Неваді до 35 ГВт/год річної потужності для виробництва акумуляторів та постачати звідти свої машини. Пізніше ця ціль була підвищена до 150 ГВт-год. До речі, старіші 35 ГВт-год зараз досягнуті з третиною спочатку запланованої площі підлоги і тепер вони воліють встановлювати завод осей на своїх місцевих автозаводах, щоб все було зроблено в одному місці.

Однак керівництво Тесли зараз це бачить зниження ціни на батареї сповільнилося просто тому, що все ще недостатньо виробничих потужностей, а самі клітини розвиваються недостатньо швидко. Тому не лише структурна та хімічна структура клітин, але й їх виробництво було переосмислено з нуля.

Нова мета - збільшити їх поточну річну потужність з 35 ГВт-год до 100 ГВт-год до 2022 року, а до 2030 року буде потрібно 3 ТВт-год, тобто 3000 ГВт-год - половина з них піде на автомобілі, а інша половина - на зберігання енергії. Але так багато батарей із сучасними методами, можливо, забирає багато грошей і багато часу.

Компанія має на меті зменшити вдвічі поточні витрати на виробництво акумуляторів - і вони відчувають, що він прибуде сюди через 18-36 місяців. У будівлі за заходом нова лінія виробництва акумуляторів пілотна версія, на якому усуваються поточні лазівки в технологіях, але мета полягає в тому, щоб досягне 10 ГВт/год річної виробничої потужності до кінця наступного року. Подальше збільшуючи замовлення у своїх існуючих партнерів (Panasonic, LG, CATL), вони будуть базуватися на досвіді, накопиченому тут. виробничі лінії нових заводів гігазу - потужністю 200 ГВт-год на місце.

Для цього їм довелося переглянути виробництво акумуляторів у 5 основних областях.

Клітина

Компанія зробила великий стрибок раніше, коли перейшла з осередків 18650 на 2170-ті. Наразі ємність накопичувача енергії зросла на 50%, однак це було «просто» еволюцією.

їх нова клітина 4680 однак він був принципово перероблений.

Циліндричний накопичувач енергії діаметром 4,6 сантиметра та висотою 8 сантиметрів є ідеальним розміром для електричних автомобілів завдяки збільшеним розмірам він може зберігати в п'ять разів більше енергії, ніж 2170. Однак із збільшенням розміру батареї зростає і внутрішній опір комірки, що призводить до сильного нагрівання, тому дотепер ніхто цього не виробляв.

Зараз Tesla вирішила цю проблему своїм патентом, який ми вже представляли.. Завдяки цьому технічному трюку клітина вже не може подавати енергію лише в одній точці, і шлях електронів значно скорочується - тоді як у меншій комірці 2170 вони повинні пройти 250 міліметрів до «вуха», в новому значно більшому 4680 вони мають лише 50 мм дороги. Таким чином, клітина не нагрівається всередині.

Просто, зміна розміру призводить до збільшення на 16% дальності в автомобілях і на 14% зниження вартості. Крім того, плівку без вкладки виготовляти простіше і швидше, оскільки немає вкладки, на якій виробнича лінія повинна на мить зупинитися.

Фабрика

Але недостатньо просто перепроектувати клітинку, вони також повинні зробити сам процес виробництва дешевшим та швидшим. Перший має в цьому допомогу Придбання Гібара та Громана - дві компанії були інтегровані в Tesla, і ці команди працювали разом над розробкою нової системи.

Однією з головних проблем клітин, зроблених за сучасним методом, є те, що хімія в осі u.n. наноситься на поліетиленову плівку мокрим способом, тоді надлишок доводиться випаровувати у величезних сушильних камерах на десятки метрів і збирати часто токсичні речовини.

Завдяки придбанню Maxwell Technologies Тесла працює над технологією сухих електродів півтора року. На сьогодні виготовлено десятки тисяч клітин, і зараз утримуються на четвертій версії виробничих ліній. Потрібно ще 2-3 ітерації, перш ніж брухт зменшиться до прийнятного рівня. Великою перевагою методу є те, що суміш, що застосовується у сухому стані у вигляді порошку, не повинна сушитися, таким чином на десяту кількість місця та енергії потрібно для виробництва.

Нові лінійки машин також були розроблені за допомогою спеціалістів Grohmann та Hybar для складання комірок, а кілька окремих процесів були об'єднані та автоматизовані. У повному розмірі така клітинна лінія буде мати потужність 20 ГВт-год, що в сім разів більше.

Останній етап вироблення клітин форматування комірок, щоразу, коли їх виписують і поповнюють кілька разів - так вони отримують остаточну потужність. Зазвичай це становить 25% від загальної вартості інвестицій, тому це також було повністю переглянуто. Нове рішення коштує на 86% дешевше і вимагає на 75% менше місця.

Загалом, перепроектування виробництва зменшило інвестиційні витрати на 75%, а клітини подешевшали на 18%.

Анод, катод, активні матеріали

Tesla вже використовувала в аноді кремній, змішаний з графітом, і багато виробників по всьому світу намагаються збільшити його частку. Для кремнію це не випадково він може зберігати в дев'ять разів більше літію, як графіт. Але під час циклу заряд-занурення матеріал розширюється в чотири рази і протягом практично закритого часу клітина вбиває себе.

Однак багато людей намагаються подолати цю проблему різними способами Тесла розробив абсолютно новий метод. Дороге рішення з нановолокна еластичне силіконове покриття та в’яжуче речовина було винайдено майже на десяту частину вартості, що дозволяє кремнію розширюватися без розтріскування. Це зменшило додаткові 5% витрат на клітинному рівні.

У випадку з катодом компанія вирішила, що рішенням є диверсифікація, тобто для кожної товарної лінії в клітині використовується хімія відповідно до особливостей конкретного використання. Ох і нові клітини повністю без кобальту.

Майбутнє є дешевші автомобілі малої дальності та системи накопичення енергії мають фосфат заліза катод буде заснований на збільшенні ваги, але тут можна піти на компроміс. Акумуляторні батареї SR навіть мають вільний простір і перевагу у вазі перед більшими версіями aksis - вони від цього трохи відмовляються. У випадку промислового накопичення енергії приріст ваги незначний, з невеликим перебільшенням.

Сучасна суміш нікель-марганець залишається в автомобілях більшої дальності та настінних сховищах енергії в будинках, тільки без кобальту, де потрібні справді високі показники і важливо працювати там із підвищеним вмістом нікелю - такими будуть Semi та Cybertruck.

За допомогою нових методів Норма інвестицій знижується на 66%, на 76% дешевше виробництва, а забруднена вода взагалі не утворюється - кожна крапля переробляється. Відтепер катод буде вироблятися самими фабриками автомобілів та акумуляторів Tesla.

Тесла придбав площу, багату літієм, площею 20 000 акрів, у штаті Невада і він сам добуватиме ключова речовина. Це просто в 100% електричній безсульфатній системі літій добувають із заболоченої місцевості кухонною сіллю, таким чином виробництво На 33% дешевше та екологічніше. В даний час вільний від літію грунт повернеться на місце, а навколишнє середовище буде повністю відновлено.

В іншому випадку Tesla запустить власний завод у Неваді в переробка акумуляторів також - це розпочнеться пізніше цього року. До цього часу це робив зовнішній партнер, але зараз це проводиться власними силами.

Через вищезазначене, загалом Вартість осередків за кіловат-годину стала на 49% дешевшою - і це ще не закінчено.

Клітина є частиною структури

Останній пункт, який був перероблений, - це сам акумулятор, точніше його роль у структурі автомобіля.

Маск сказав, що вони придумали рішення, подібне до того, яке використовують літаки, тобто паливний бак є конструктивним елементом крила. У цьому випадку модель Y є першим прикладом, коли інженери компанії розробили власний алюмінієвий сплав, який можна вводити у гігантську машину для лиття під тиском без покриттів та термічної обробки. Використовуючи це як спереду, так і ззаду машини скоро виготовлять з 1-1 штук.

Це нововведення також потрібно було нові осередки зможуть потрапити безпосередньо в плиту підлоги автомобіля, утворюючи його невід’ємну частину, сприяючи його міцності. Таким чином, клітини можуть бути розміщені набагато щільніше і розчин в цілому Означає 10% втрати ваги, 14% більший запас ходу та 370 менше деталей, при цьому машина буде більш стійкою до бокових зіткнень. Між клітинами вводять їх самостійно розроблений вогнетривкий клей, який стабілізує структуру і запобігає пожежам.

На заводі це практично без батареї рішення Це вимагає на 35% менше місця і на 55% дешевше ніж сьогоднішні методи.

Загалом

Загалом, повне переосмислення виробництва акумуляторів вище призвело до 56% зниження витрат за кіловат-годину на стільниковому рівні, збільшення на 54% та зниження інвестиційних витрат на гігаватну годину на 69%.

Tesla очікує, що ефект скорочення витрат на новій виробничій лінії буде відчутний через 12 - 18 місяців, а повний потенціал - через 3 роки. Вони наголосили, це нелабораторні експериментальні речі та теоретичні досягнення, вищевказана повна система вже діє на Дорозі Като - також було показано відео машин, що працюють на заводі. Вони все ще працюють над швидкістю скрапу розчину сухого електрода, але вони точно знають, що їм потрібно зробити, щоб поліпшити та Збільшена версія цієї виробничої лінії може бути надіслана до Берліна, Остін.