Новые бестаблетные аккумуляторы Tesla открывают новый уровень производительности

Telsa является одним из крупнейших в мире покупателей аккумуляторов благодаря партнерству с такими производителями, как Panasonic, LG и CATL. Их бесконечная жажда большего количества ячеек вряд ли будет удовлетворена в ближайшее время, поскольку спрос на электромобили и накопители энергии продолжает расти.

Как было объявлено в программе «День батареи», Tesla усердно работает над широким спектром проектов, чтобы вывести аккумуляторные технологии на новый уровень и достичь своей цели — 3 ТВтч годового производства к 2030 году. Одним из наиболее интересных аспектов этого проекта было то, что анонс новой батареи Tesla Tabless 4680, которую будет производить сама компания. Давайте посмотрим, что делает 4680 таким интересным и почему игра за столами так важна.

Tesla в некоторой степени уникальна среди производителей электромобилей тем, что они решительно придерживаются использования цилиндрических элементов в своих аккумуляторных блоках, тогда как другие производители в основном используют призматические конструкции. Начав с почтенной модели 18650, популярной среди производителей ноутбуков и производителей фонариков, Tesla позже перешла к использованию более крупных батарей 21700, причем больший форм-фактор означал, что каждая ячейка имела большую емкость. Чтобы построить эти ячейки, длинные тонкие листы анодного и катодного материала укладываются друг на друга с разделительным материалом между ними, а затем скатываются в «рулон желе», чтобы поместиться внутри цилиндрического корпуса. У анода и катода есть небольшой выступ, обычно в центре свернутых листов, который передает мощность на клеммы на внешнем корпусе батареи.

Эти маленькие выступы удерживают цилиндрические ячейки множеством способов. Они действуют как узкое место для тока, входящего и выходящего из элемента, поскольку, несмотря на огромную площадь анода и катода, весь ток, входящий и выходящий из батареи, должен проходить через пару выводов шириной всего несколько миллиметров. Электроны из внешних областей желейного рулета должны пройти значительное расстояние, чтобы достичь терминала ячейки, с длиной электрического пути до 250 мм в 21700 ячейках. Большая длина пути означает большее сопротивление, что соответствующим образом влияет на тепловые характеристики. Кроме того, выступы сводят на нет усилия по эффективному быстрому производству анодных и катодных листов, поскольку производственному оборудованию приходится неоднократно останавливаться и запускаться, чтобы справиться с выступающими деталями.

Ранее Tesla добилась увеличения производительности при переходе от ячеек 18650 к более крупной конструкции 21700, но попытки дальнейшего увеличения размера ячеек зашли в тупик. Хотя более крупные элементы могут хранить больше энергии и обеспечивать экономию средств при производстве, проблемы с температурой означают, что время зарядки и скорость разряда будут отрицательно влиять. Ячейки большего размера означали большую длину пути, а более высокое сопротивление означало меньшую выходную мощность на ячейку и более медленную зарядку. Даже несмотря на технологию быстрой зарядки Tesla, многие по-прежнему считают, что электромобили заряжаются слишком медленно, поэтому на этот компромисс не стоило идти.

Введите «табличные» батарейки. Вместо того, чтобы иметь небольшой аккумуляторный язычок, прикрепленный к аноду и катоду соответственно, вся анодная и катодная фольга покрывается лазерным рисунком и обрабатывается так, чтобы иметь, по сути, множество крошечных язычков по всей длине. Заменяет этап ручного прикрепления отдельных вкладок на более позднем этапе производственного процесса.

Когда анод, катод и сепаратор свернуты вместе, эти многочисленные выступы меньшего размера сплющиваются, образуя «черепистую спираль», создавая гораздо большую площадь контакта между активным материалом батареи и корпусом. Это означает, что длина пути электронов значительно сокращается; Tesla заявляет о пятикратном снижении по сравнению с предыдущими разработками. Это связано с тем, что электроны теперь могут двигаться непосредственно к клемме аккумулятора, вместо того, чтобы сначала идти окольным путем к центру листа, чтобы достичь соединения с одним выступом.

Конечным результатом является ячейка 4680, названная в честь ее диаметра 46 мм и длины 80 мм. Это отклонение от пятизначной номенклатуры, но никто в Tesla не мог понять, почему элементы 18650 имеют конечный ноль, поэтому компания исключила его из обозначения нового элемента. Утверждается, что новые элементы содержат в 5 раз больше энергии, чем предыдущие конструкции, благодаря их большему размеру. Более того, Tesla утверждает, что может обеспечить до 6 раз большую мощность благодаря уменьшенной длине электрического пути конструкции стола, что обеспечивает лучшие тепловые характеристики. По оценкам, переход на 4680 элементов в автомобильных комплектах Tesla может привести к увеличению запаса хода на целых 16% — впечатляющая цифра, учитывая и без того впечатляющие показатели автопроизводителя в этой области. Например, предстоящая модель S Plaid утверждает, что ее дальность действия составляет 520 миль при использовании ячеек 4680.