Tesla: ячейка 4680 и подробности о модели за $25,000
Говорить о главной новости, ради которой затевался весь Battery Day, а именно о презентации новой аккумуляторной ячейки Tesla 4860, только в контексте увеличения емкости батарей электрокаров марки — значит не видеть всей картины.
Основная задача Tesla, как первопроходца в популяризации электротранспорта, состоит в создании доступного электромобиля для широкого потребителя. Tesla Model 3 стала первым шагом в данном направлении, однако, электромобили все еще не доступны для всех категорий потребителей. По расчетам компании, стоимость кВт*ч энергии необходимо уменьшить вдвое, чтобы электромобиль по стоимости сравнялся с автомобилем с ДВС и оказался значительно выгоднее с учетом дальнейшей эксплуатации.
Обширный план сокращения затрат на производство батарей, который состоит из 5 больших шагов, и был представлен Маском на самом деле.
Шаг 1. Строение аккумуляторной ячейки
Емкость ячейки 4680 в 5 раз выше, чем у ячейки 2170, которая на данный момент используется в батареях на электромобилях компании. Мощность увеличилась в 6 раз, а запас хода электрокара с такими ячейками будет больше примерно на 16%.
Однако, нельзя было просто взять и увеличить объем ячейки. Новый формфактор со столь высокой емкостью сопряжен с рядом технических проблем, в частности, с отводом тепла от элемента. В решении данной проблемы кроется инновационность представленной ячейки — в Tesla нашли способ убрать медный вкладыш и внедрить теплорассеивающую медную прокладку по диаметру ячейки. Помимо сокращения издержек при производстве, такое решение уменьшит нагрев при зарядке, соответственно, ускоряя процесс заряда.
К слову, по расчетам инженеров Tesla, форм-фактор 4680 оптимален — при большем диаметре увеличится сопротивление, что негативно отразится на запасе хода.
Новая аккумуляторная ячейка снизит стоимость кВт*ч на 14%.
Шаг 2. Производство ячеек
Процесс производства аккумуляторной ячейки состоит из 4 этапов: создание электрода, намотка электрода, сборка ячейки, заполнение электролитом и зарядка. При производстве старых батарей между вторым и третьим этапам необходима пауза — конвейер должен двигаться прерывисто, чтобы припаять вкладыш.
Технология ячейки 4680 позволяет организовать сборку без пауз. В результате, чтобы произвести ячеек на 1 ГВт*ч требуется на 75% меньше затрат, а необходимая производственная площадь сокращается примерно в 10 раз. Результат — стоимость кВт*ч снижается еще на 18%.
Шаг 3. Материалы анода
Кремний является самым доступным после кислорода элементом. Однако, существенный недостаток в расширении элемента при заряде, из-за чего батарея перестает накапливать энергию.
Решение,которое предлагает Tesla — напыление полимерного покрытия на кремний для его стабилизации и последующее создание сети посредством другого вещества. Звучит сложно, но на деле все достаточно легко осуществимо и может увеличить запас хода электрокара на 20%. А стоимость кВт*ч снижается еще на 5%.
Шаг 4. Отказ от кобальта в составе катода
Tesla предлагает заменить кобальт никелем, увеличить долю лития, добавить новое покрытие и легирование катода. Результат — 15%-е снижение стоимости кВт*ч.
Шаг 5. Литье кузовов электромобилей
Model Y должен стать первой моделью, на которой Tesla опробует отлив кузова целиком в специальной машине. Такой подход позволит снизить издержки на производство кузовов примерно на 40% и сократить числе необходимых деталей на кузове на 79 штук.
По подсчетам Tesla, все вышеназванные шаги позволят снизить стоимость кВт*ч на 56%, что сделает электромобиль доступнее автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Постепенное внедрение этих технологий откроет Tesla путь к выпуску доступного электрокара, стоимость которого в США может составить $25,000.
Маск утверждает, что такой электромобиль Tesla запустит в ближайшие 3 года. При этом, электрокар будет снабжен автопилотом последнего поколения, что абсолютно нехарактерно для автомобилей данного ценового диапазона.
