Proprio ora, Musk ha rilasciato la rivoluzionaria tecnologia delle batterie e la Tesla più economica della storia sta arrivando

Questa mattina presto, ora di Pechino, il giorno della batteria, che Elon Musk ha definito “Un giorno emozionante nella storia di Tesla”, Tesla ha rilasciato una serie di nuove tecnologie per le batterie che ne faranno il costo Significativamente inferiore, il che significa anche che Tesla taglierà i prezzi.

Musk ha detto che Tesla è fiduciosa che nei prossimi tre anni produrrà un’auto elettrica al prezzo di soli 25.000 dollari (circa 170.000 yuan), che sarà l’auto Tesla più economica della storia.

Questa è anche la prima volta che Tesla tiene una conferenza stampa specifica per la tecnologia delle batterie, che per Tesla è ancora più importante del rilascio di qualsiasi nuova auto. Nelle parole dei media stranieri Teslaati, questo potrebbe cambiare il futuro dell’intera industria dei veicoli elettrici.

I costi della batteria sono diminuiti del 56% e la Tesla più economica della storia sta arrivando

Musk ha menzionato per nome la fabbrica Tesla a Shanghai, in Cina, all’inizio, e ha pensato che ci sono voluti 15 mesi prima che la fabbrica passasse dalla terra desolata alla costruzione, il che è davvero notevole.

Come sempre, Musk ha ripetutamente esposto la frase d’oro. Ha definito Tesla come l’azienda:

Tesla è sia una società di software che una società di hardware. Pensa alla nostra auto come a un laptop su ruote.

Musk ha anche affermato che i due maggiori problemi che attualmente la produzione di batterie deve affrontare sono la scala limitata delle batterie e i prezzi elevati. Per superare questo collo di bottiglia, Tesla deve aumentare la densità di energia riducendo i costi.

Alla conferenza di oggi, Tesla ha portato anche soluzioni specifiche.

Tesla ha ufficialmente rilasciato una cella della batteria senza elettrodi. La struttura convessa dell’elettrodo della batteria tradizionale viene rimossa tramite tecnologia laser. Il rivestimento conduttivo entra in contatto direttamente con il coperchio della batteria, riducendo la distanza di movimento della corrente e riducendo la resistenza interna.

Questa batteria è alta 80 mm e ha un diametro di 46 mm. La capacità delle celle della batteria può essere aumentata di cinque volte, fino a 200 Wh / kg, con un aumento del 16% della durata della batteria e 6 volte la potenza fornita.

Inoltre, l’effettiva area di contatto tra il rivestimento conduttivo nell’elettrodo senza elettrodi e il coperchio della batteria raggiunge il 100%, il che migliora la capacità di dissipazione del calore e risolve anche il problema di generazione di calore causato dalla batteria troppo grande.

Musk ha sottolineato che questa batteria non è solo un prodotto concettuale, ma dovrebbe raggiungere la produzione di massa.

Tesla ha anche ridisegnato il silicio nella batteria, riducendo il costo a $ 1 / kWh, aumentando al contempo l’autonomia del 20%. Verranno introdotte anche batterie senza cobalto, che utilizzano nichel e cobalto costoso come materie prime per batterie.

Per ridisegnare il silicio nell’elemento batteria, 1 kWh richiede solo un dollaro e, allo stesso tempo, il rivestimento può aumentare l’autonomia di crociera del 20%. Introdotte batterie senza cobalto, che sostituiscono il costoso cobalto con l’elemento metallico nichel come materia prima per le batterie.

In futuro, Tesla utilizzerà questa batteria contenente nichel nei modelli di fascia medio-alta, mentre nei modelli di fascia bassa utilizzerà batterie al litio ferro fosfato con un costo e una densità energetica inferiori.

Oltre alla progettazione delle batterie, è cruciale anche l’impianto di produzione che Musk chiama “macchine per fare macchine”. Musk ha affermato che il nuovo processo di produzione può migliorare notevolmente l’efficienza della fabbrica e la capacità di una singola linea di produzione può raggiungere 7 volte quella di prodotti simili.

In questo modo, una linea di produzione può raggiungere 20 GWh di produzione di batterie e l’intera fabbrica può raggiungere una produzione a livello di TWh. L’obiettivo è raggiungere 100 GWh nel 2022 e 3 TWh nel 2030, e il costo complessivo è ridotto del 18%.

I cambiamenti nella tecnologia delle batterie hanno anche consentito a Tesla di regolare la struttura del veicolo e integrare la batteria direttamente nel telaio del telaio. Ciò significa che i veicoli elettrici possono essere equipaggiati con più batterie e la durata della batteria aumenterà di conseguenza e potrebbe anche superare i 1.000 chilometri.

Inoltre, la parte posteriore dell’auto utilizzerà anche un processo di fusione integrato, che può far risparmiare notevolmente il processo di produzione e il tempo di produzione, in modo che ogni auto possa ridurre il costo e 79 parti del 40%.

La cosa più eccitante è che Musk ha anche “rovinato” una nuova auto in arrivo, al prezzo di soli 25.000 dollari USA (circa 170.000 yuan), che sarà anche l’auto Tesla più economica della storia. , Che è decine di migliaia in meno di Tesla, che è stato sovvenzionato da Pinduoduo qualche tempo fa.

Ciò è dovuto principalmente alla già citata tecnologia delle batterie che ha ridotto i costi delle batterie del 56%, senza dubbio una tappa importante nella storia dell’industria dei veicoli elettrici .

Per quanto riguarda quando è possibile acquistare questa auto elettrica Tesla, Musk ha detto su Twitter in precedenza che i prodotti rilasciati il ​​Battery Day non saranno prodotti in serie fino al 2022 e si stima che ci vorrà del tempo.

Infine, Tesla ha anche rilasciato il nuovo Model S Plaid, che accelera da 100 chilometri in meno di 2,1 secondi, ha una velocità massima di 320 km / he un’autonomia di 832 chilometri. Il prezzo parte da $ 134.000. È ora disponibile per il preordine, ma non sarà consegnato fino al 2021.

La rivoluzione della batteria di Tesla

Già nel 2018, Musk ha menzionato l’obiettivo di Tesla nel suo discorso al Self-Driving Investor Day di Tesla, che è quello di produrre veicoli con un costo inferiore a 38.000 dollari USA e un chilometraggio operativo della batteria di 1,6 milioni di chilometri. Veicolo elettrico a bassissimo consumo energetico da 3,5 miglia / kWh.

Il prerequisito per raggiungere questo obiettivo è l’innovazione della tecnologia delle batterie. A tal fine, Tesla ha assunto un esperto di batterie al litio e accademico della Royal Academy of Sciences, Jeff Dahn, come capo scienziato di Tesla, e ha fornito “5 anni di notevoli finanziamenti per la ricerca”. Stiamo sviluppando batterie agli ioni di litio con una maggiore durata, una maggiore densità di energia e un costo inferiore.

L’anno scorso, il team di Jeff Dahn ha pubblicato un articolo sul Journal of the Electrochemical Society , affermando di aver sviluppato una nuova generazione di batterie al litio in grado di fornire a un veicolo elettrico più di 1 milione di miglia (circa 1,6 milioni di chilometri) di potenza. La Tesla Model 3 ha una durata della batteria di soli 800.000 chilometri.

Secondo il documento, questo nuovo tipo di batteria ha una durata del 95% dopo 1.000 scariche e consuma solo il 10% dopo 4.000 cicli La batteria al litio generale può fornire 1.000-2.000 cicli di scarica.

La durata di questa batteria può raggiungere 2-3 volte quella delle batterie normali a causa dell’uso di una nuova generazione di catodo NCM a cristallo singolo e di un nuovo tipo di elettrolita. Questa nanostruttura a cristallo singolo è più stabile durante il processo di carica e non è facile da rompere e portare alle prestazioni della batteria E il decadimento della vita.

Qual è il concetto di 1,6 milioni di chilometri? Secondo un articolo di Medium , basato sulla vita media e sul chilometraggio medio totale delle auto private americane, questo è sufficiente per mantenere un’auto sulla strada per 76 anni.

La durata della batteria di 1,6 milioni di chilometri significa che puoi ancora utilizzare la batteria per decenni dopo aver guidato l’auto Non può fare a meno di far dubitare che tali prestazioni in eccesso siano davvero necessarie?

Ovviamente è necessario.

Prima di tutto, la “batteria da 1,6 milioni di chilometri” può aumentare il tasso di ritenzione del valore dei veicoli elettrici, il che darà ai consumatori un maggiore potere d’acquisto. In passato, il tasso di mantenimento del valore dei veicoli elettrici è stato inferiore a quello dei veicoli a benzina, il motivo principale è la breve durata della batteria, che riduce notevolmente il valore dei veicoli di seconda mano.

I veicoli elettrici a lungo raggio possono essere utilizzati anche per i taxi e le merci a lunga percorrenza che percorrono più di un chilometro Secondo le statistiche, un camion può viaggiare tra i 160.000 e i 240.000 chilometri all’anno.

Un rapporto di Ping An Securities ha sottolineato che “1,6 milioni di chilometri di batterie” possono essere utilizzati nel Robotaxi di Tesla, un taxi senza pilota. Musk ha dichiarato che Tesla prevede di produrre 1 milione di Robotaxi entro la fine del 2020. Sulla base di un Robotaxi che percorre 300 chilometri al giorno, la “batteria da 1,6 milioni di chilometri” può consentire a Robotaxi di durare per 15 anni senza sostituire la batteria.

Inoltre, dopo la fine del ciclo di vita del veicolo, la batteria può essere riciclata per l’utilizzo in modelli a basso profilo, o energia solare e altri campi che richiedono accumulo di energia, riducendo ulteriormente il costo di utilizzo della batteria.

Oltre a formare un team di ricerca e sviluppo, lo scorso anno Tesla ha anche acquisito il produttore di supercondensatori Maxwell e il produttore di apparecchiature per batterie al litio Hibar per migliorare il processo di produzione delle batterie.

Maxwell è il produttore numero uno al mondo di supercondensatori, con due tecnologie chiave nel campo delle batterie: supercondensatori e tecnologia dell’elettrodo a secco.

Analogamente agli smartphone, un altro modo per i veicoli elettrici di alleviare l’ansia da resistenza è migliorare l’efficienza di ricarica. I supercondensatori possono migliorare l’efficienza di ricarica rapida della batteria, raggiungendo il 95% della sua capacità nominale entro 10 minuti e avere un ciclo di vita più lungo.

In precedenza, Tesla raggiungeva principalmente la ricarica rapida aggiornando le pile di ricarica, tra cui la pila di super ricarica V3 lanciata lo scorso anno supporta una potenza di ricarica massima di 250kW. Alcuni modelli Model 3 possono percorrere 250 chilometri in 15 minuti.

Inoltre, l’intervallo di temperatura operativa dei supercondensatori è più ampio e possono funzionare normalmente in un ambiente di -40 ℃ ～ + 70 ℃, il che può alleviare il problema dell’attenuazione della durata della batteria che i veicoli elettrici spesso incontrano in inverno.

Per quanto riguarda la tecnologia dell’elettrodo a secco, la densità di energia della batteria può essere notevolmente aumentata.Al momento, gli elettrodi Maxwell possono raggiungere una densità di energia di oltre 300 Wh / kg, che dovrebbe raggiungere 385 Wh / kg quest’anno e 500 Wh / kg dopo il 2025.

Al momento, la batteria con la più alta densità di energia di Tesla è la cella della batteria Panasonic 2170 utilizzata nel Model 3, con una densità di energia di 260 wh / kg. Musk una volta disse che quando la densità di energia della batteria di alimentazione raggiungerà i 400 Wh / kg, gli aerei elettrici commerciali diventeranno fattibili.

Tiger, un tecnico che si occupa di ricerca e sviluppo di batterie da molti anni, una volta disse ad Ai Faner che i colli di bottiglia tecnici delle batterie in questa fase sono principalmente la densità di energia, la durata del ciclo e le caratteristiche di temperatura, il che fa sì che i veicoli elettrici affrontino grossi problemi in termini di chilometraggio, sicurezza e costi.

Le tecnologie delle batterie sopra menzionate hanno risolto in una certa misura i problemi di ansia chilometrica e sicurezza, ma se il costo non può essere ulteriormente ridotto, è ancora difficile diffondere i veicoli elettrici su larga scala.

Ma questo è ciò in cui Musk è bravo. SpaceX riduce notevolmente i costi attraverso il riciclaggio di razzi. Nei veicoli elettrici Tesla, la nuova tecnologia delle batterie assumerà questo importante compito.

Musk vuole trasformare un camion di carburante un cavallo costoso

Nel febbraio 2008, Tesla ha consegnato la prima auto elettrica Roadster prodotta in serie, utilizzando 18650 batterie all’ossido di litio e cobalto prodotte da Panasonic.Il costo della batteria arriva fino a $ 600-800 / kWh, che è 3-4 volte il prezzo della benzina. . L’intera macchina si vende per 109.000 dollari USA, che è destinata a essere un giocattolo per i ricchi.

Per ridurre il costo dei veicoli elettrici, la chiave è ridurre i costi della batteria, perché i pacchi batteria possono rappresentare circa la metà del costo dei veicoli elettrici.

Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha proposto una volta di posizionare l’obiettivo di costo della batteria a $ 100 / kWh. Una volta raggiunto questo livello, il prezzo dei veicoli elettrici può raggiungere lo stesso livello di quello dei veicoli a carburante.

Secondo i media stranieri Electrek, il progetto di batterie interne di Tesla Roadrunne mira a produrre in serie nuove batterie con un costo di $ 100 / kWh.

Tuttavia, dieci anni fa, il costo dei sistemi di batterie nel settore superava generalmente i $ 1.000 / kWh.Molti esperti di batterie ritengono improbabile che l’obiettivo di $ 100 / kWh venga raggiunto, perché l’efficienza della batteria è ben lungi dall’aumentare ogni 18 mesi nel campo dei chip attuali. 1 volte la legge di Moore.

Tuttavia, un rapporto dell’agenzia di investimenti UBS mostra che il costo delle batterie al litio prodotte da Panasonic e Tesla è stato di soli 111 dollari USA / kWh, che è già il primo nel settore delle batterie, ed è solo a un passo dall’obiettivo di 100 dollari USA / kWh.

Perché il costo delle batterie per i veicoli elettrici è così alto? Gran parte del motivo deriva dal cobalto, una materia prima per batterie. Nella maggior parte dei veicoli elettrici, inclusa Tesla, il cobalto è un’importante materia prima della batteria, che può impedire il surriscaldamento della batteria e prolungarne la durata.

Il cobalto è un metallo raro con riserve limitate. Le riserve comprovate di cobalto nel mondo sono di circa 7 milioni di tonnellate. Sulla base delle 140.000 tonnellate estratte lo scorso anno, il cobalto sarà esaurito in 50 anni e l’aumento del numero di veicoli elettrici continuerà a Avanzerà questa volta.

Inoltre, più della metà delle riserve mondiali di cobalto sono concentrate nel turbolento Congo, facendo sì che il prezzo del cobalto continui a salire, superando anche i 660.000 yuan / ton nel 2018, il che fa rimanere alto il costo delle batterie.

Allora non possiamo fare batterie senza cobalto?

Naturalmente sono state verificate due tecnologie di batteria, una è una batteria al litio ternaria contenente cobalto e l’altra è una batteria al litio ferro fosfato senza cobalto, quest’ultima ha un costo inferiore e una maggiore durata.

Secondo Reuters, Tesla sta producendo una batteria al litio ferro fosfato con il gigante delle batterie domestiche Ningde Times. Il costo della composizione della batteria è persino sceso a $ 80 / KWh. Il modello 3 domestico è apparso nel nuovo catalogo di auto del Ministero dell’Industria e della Tecnologia dell’Informazione. versione.

Il costo dell’utilizzo di batterie al litio ferro fosfato per ridurre i costi è la diminuzione della densità di energia, il che significa che la durata della batteria delle batterie al litio ferro fosfato della stessa qualità è inferiore a quella delle batterie al litio ternarie contenenti cobalto e non può risolvere contemporaneamente l’ansia del chilometraggio e i problemi di costo.

Prendendo come esempio l’era Ningde, la densità energetica delle batterie al litio ferro fosfato può raggiungere i 160 wh / kg grazie alla tecnologia CTP. Questo è già il limite delle attuali batterie al litio ferro fosfato, ma non è a breve distanza dalle batterie ternarie al litio.

Tuttavia, “senza cobalto” è davvero la direzione dello sviluppo delle batterie. Sebbene le batterie di Tesla siano ancora inseparabili dal cobalto, il contenuto di cobalto delle batterie nelle generazioni successive di prodotti è in continua diminuzione e Tesla si concentra anche sul giorno della batteria di oggi. Una batteria senza cobalto. .

Jeff Dahn, il capo scienziato di Tesla, ha dichiarato in un’intervista che tutto ciò che hanno fatto era mirato a tre obiettivi: ridurre i costi della batteria, estendere la durata della batteria e aumentare la densità di energia .

Non è difficile raggiungere uno degli obiettivi, ma raggiungere questi tre obiettivi contemporaneamente può essere considerato un’innovazione rivoluzionaria. Negli ultimi 20 anni, non ci sono stati molti progressi nella tecnologia delle batterie disponibili in commercio, ma l’aumento della domanda del mercato ha costretto l’umanità a trovare soluzioni di batterie migliori il prima possibile. La rivista Nature ha previsto nel 2018 che “siamo a soli 10 anni dalla rivoluzione delle batterie al litio. anno.”

Si può dire che il Tesla Battery Day di oggi sia un passo importante nella rivoluzione delle batterie al litio. Per rendere popolari i veicoli elettrici, ridurre i costi è l’unico modo, ma se non possono sostituire le scoperte in termini di durata e densità energetica allo stesso tempo, non è ancora facile sostituire i veicoli a carburante.

Musk ha detto che spera che tutti i veicoli possano essere elettrici tranne i razzi. Per realizzare questo sogno, dobbiamo prima rendere i veicoli elettrici competitivi quanto i veicoli a benzina e far sentire ai consumatori che i veicoli a benzina sono obsoleti, proprio come ha detto il professore della Carnegie Mellon University Venkat Viswanathan :

Musk vuole che tu pensi a un’auto a benzina come a un cavallo costoso.

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