На мероприятии Battery Day Tesla представила свою новую аккумуляторную ячейку 4680, разработанную собственными силами, и соответствующий производственный процесс.
Долгожданная презентация подробно осветила все различные аспекты материаловедения, дизайна и производственных инноваций, которые потребовались для создания этого шедевра, который automaker должен был собрать, чтобы снизить затраты на аккумуляторы более чем на 50% всего за 3 года…
В последние несколько лет Tesla предприняла множество шагов, связанных с аккумуляторами.
Мы говорим о покупке таких компаний, как Maxwell и Hibar, и подаче патентов на новые технологии, такие как ячейка аккумулятора без выводов и дизайн «от ячейки до блока».
Хотя все эти шаги оценивались в основном по их собственным достоинствам, было неясно, как все это будет сочетаться.
Именно это Tesla и продемонстрировала на своем Battery Day.
Tesla объяснила, как они добились значительных улучшений по пяти ключевым аспектам аккумуляторов:
- Дизайн ячейки, в частности форм-фактор.
- Проектирование завода по производству аккумуляторных ячеек с производственными инновациями.
- Новые материалы анода.
- Новые материалы катода.
- Новый дизайн аккумуляторного блока.
И затем, объединив все эти элементы, Tesla добилась прорыва в стоимости аккумуляторов с 56% снижением стоимости за кВт·ч:
Наиболее впечатляющим является то, как все эти инновации работают вместе. Каждая из них обеспечивает инкрементальное улучшение аккумуляторной технологии, но если объединить их, вы получите прорывной уровень производительности и стоимости:
На уровне ячейки Tesla сделала нечто довольно простое: увеличила размер ячейки.
Однако, когда вы увеличиваете размер цилиндрической ячейки, возникают тепловые проблемы, но Tesla удалось решить их, разработав ячейку без выводов с гораздо меньшим сопротивлением.
Вы можете узнать больше о новой аккумуляторной ячейке Tesla 4680 в нашем предыдущем отчете о ней.
Новый дизайн ячейки также проще в производстве и требует меньших капитальных вложений для запуска в производство.
Но, конечно, Tesla не остановилась на этом.
Компания изучила весь производственный процесс аккумуляторных ячеек. Это проект Tesla Roadrunner, о котором мы говорили в последние несколько месяцев.
Было реализовано несколько улучшений, таких как производство электродов методом сухой печати, процесс, который Tesla приобрела через приобретение Maxwell:
Этот процесс нанесения порошка на пленку значительно проще и требует меньше оборудования, чем обычный мокрый процесс создания электрода.
Генеральный директор Илон Маск отметил, что процесс все еще «не работает полностью, но близок к этому».
Tesla пришлось улучшить концепцию Maxwell и превратить ее в реально готовый к производству продукт.
Но конечным результатом является резкое улучшение площади и энергопотребления, необходимых для производства электрода:
В конечном итоге это также приводит к снижению стоимости на уровне аккумуляторной ячейки.
На уровне сборки Tesla перепроектировала все машины для достижения сверхбыстрого процесса сборки, который может обеспечить в семь раз большую производительность на линию, чем текущая:
Tesla также внесла другие инкрементальные улучшения в процессы намотки и формирования, что привело к снижению общей стоимости аккумулятора на 18% благодаря перепроектированию производственного процесса.
На химическом и материальном уровне Tesla также объявила о некоторых важных улучшениях.
Компания утверждает, что разработала новый кремний, который будет значительно дешевле существующих решений:
Tesla полагает, что улучшение анода приведет к снижению стоимости за кВт·ч для аккумулятора на 5%.
Что касается катода, Илон Маск и Дрю Бальино утверждают, что Tesla перепроектировала весь производственный процесс, основываясь на фундаментальном подходе.
Не вдаваясь в подробности, они говорят, что избавились от сточных вод и могут гораздо эффективнее преобразовывать никель в катод:
Автопроизводитель планирует развернуть собственные мощности по производству катодов на основе этого процесса.
Они считают, что это приведет к еще большему снижению стоимости за кВт·ч, чем новый анод, — на 12%.
Теперь Tesla стремится нарастить производство аккумуляторов до 10 ГВт·ч на пилотном заводе во Фримонте примерно в течение года.
После этого они хотят развернуть новую производственную систему в более крупном масштабе, планируя достичь 100 ГВт·ч к 2023 году и 3000 ГВт·ч к 2030 году.
Наконец, Tesla объявила, что также иначе интегрирует эти новые аккумуляторные ячейки в свои автомобили.
Вдохновившись аэрокосмическим решением создавать крылья самолета как топливные баки вместо размещения топливных баков внутри крыльев, Tesla решила создать аккумуляторный блок, который действует как часть кузова, соединяя переднюю и заднюю части днища.
Результат весьма элегантен:
Они называют это «структурным аккумулятором», что означает, что аккумулятор является не просто энергетическим устройством, а фактически конструктивным элементом автомобиля.
Это также стало возможным благодаря накопленному Tesla опыту в крупносерийном литье, сначала при производстве задней части днища Model Y, а также благодаря команде Tesla по материаловедению, которая разрабатывала новые сплавы, позволяющие создавать более крупные отливки.
Они считают, что новый дизайн снижает общую массу автомобиля на 10% и увеличивает запас хода на 14%.
Мнение Electrek
Все, что Tesla представила здесь, впечатляет. Удвоение стоимости аккумуляторов, которая, как полагают, в настоящее время составляет около 110 долларов за кВт·ч для Tesla, поставит Tesla примерно на 50 долларов за кВт·ч. Это означает, что блок емкостью 50 кВт·ч для автомобиля за 25 000 долларов обойдется Tesla всего в 2 500 долларов. Это десятая часть стоимости, признаем, более крупных аккумуляторов, которые использовались в оригинальной Model S.
Это похоже на очень сложную головоломку, которую им удалось собрать, не только глядя на общую картину, но и будучи готовыми отбросить существующие детали головоломки и разработать собственные с нуля.
Видно, что вся эта работа потребовала от Tesla невероятных усилий.
Поздравляем всех причастных, но похоже, что работа еще далеко не закончена. Теперь Tesla должна выполнить свои обещания.
Хотя я был впечатлен во время презентации, было много разговоров о том, что не все было полностью проработано.
Tesla еще год не закончит даже пилотный завод — хотя, справедливости ради, при запланированной мощности 10 ГВт·ч это не совсем пилотные объемы.
Это больше мощности, чем у большинства аккумуляторных заводов в мире сегодня.
Вероятно, потребуется некоторое время, прежде чем мы сможем в полной мере оценить все, что Tesla объявила на Battery Day.