4680 arriba

El dia de la bateria de Tesla 2020 llança 4680 cèl·lules. Panasonic, LG, Samsung, EVA, Ningde Time i altres companyies de bateries han invertit en investigació i desenvolupament. S'espera que 4680 es converteixi en la pila principal de la bateria de Tesla, impulsant el desenvolupament de la cadena industrial relacionada. El 4680 adopta noves tecnologies com ara gran cilíndrica, puntet de pol complet, elèctrode sec, etc., que millora significativament l'energia (5 vegades més que la bateria 2170) i ​​la potència (6 vegades més que la bateria 2170). A més, redueix el cost de la bateria (14% en comparació amb la bateria 2170), optimitza el rendiment de la dissipació de calor, l'eficiència de producció, la velocitat de càrrega, la densitat d'energia, el rendiment del cicle, etc.

El punt complet redueix significativament la resistència interna, millora la potència, la seguretat, el rendiment de càrrega ràpida i duplica el procés de tall per làser necessari. Les bateries convencionals només tenen dues terminals, una per al terminal positiu i una altra per al terminal negatiu. Les bateries 4680 tenen clavilles plenes (les clavilles retallades directament del terminal positiu/negatiu), la qual cosa augmenta considerablement la trajectòria actual i escurça l'espai entre les clavilles. Això redueix significativament la resistència interna i augmenta el tipus de multiplicador. Atès que el nombre de puntes és molt més gran que els dissenys convencionals, es requereixen més processos de tall per làser.

Avantatges de 4680:

El cilindre gran 4680 té una millor adaptabilitat amb un alt níquel, estimulant el desenvolupament de la cadena de la indústria d'alt níquel. El material de ferro de liti té un preu més baix i un major rendiment de seguretat, estrenyent contínuament la quota de mercat del material ternari. Les cèl·lules cilíndriques grans tenen una millor adaptabilitat amb un alt níquel, i Tesla adopta un material de càtode NCM811 d'alt níquel, que ajuda a millorar la quota de mercat de níquel elevada.

4680 gran cilíndric i càtode de silici millor adaptabilitat: capacitat màxima teòrica de la bateria del càtode de silici fins a 4200Wh/kg, molt superior al grafit 372Wh/kg. Les cèl·lules de primera generació de Tesla 4680 no utilitzen càtode de silici, perquè la primera incursió de Tesla en el camp de les cèl·lules de la bateria, no utilitza un disseny molt radical.

1. Revisió de l'historial del desenvolupament de la bateria cilíndrica

Sony:el primer inventor, finalment es va retirar de la indústria. 1992 va inventar les bateries d'ions de liti, un cop introduïdes a una densitat d'energia ultra alta, va triturar les tradicionals bateries de níquel-hidrur metàl·lic. 1994 Sony es va convertir en el fabricant d'ordinadors portàtils més gran proveïdor de bateries de Dell. El 2006, una reunió sobre l'incendi del portàtil Dell, Sony va recordar 10 milions de bateries. I després l'auge dels fabricants de bateries de Corea del Sud i la Xina, Sony es troba enmig del fang de pèrdues. 2016 venut negoci de liti.

Panasonic:assoliment mutu amb Tesla. 1994 investigació i desenvolupament de bateries d'ions de liti, Toyota Prius de 1997 amb bateria cilíndrica 18650 de Panasonic, adquisició de Sanyo Electric el 2008 i subministrament de Tesla Roasder. Transformació de 2010 de bateries d'energia i accions a Tesla, fàbrica dels EUA de 2014 i assoliment mutu de Tesla.

LG:Tesla té un moment alt. 1999, producció en massa de 18650 bateries, però només el 2019 per entrar a la cadena de subministrament de Tesla.

SDI:gran empresa amb petit negoci. 1999, la bateria de 1,8 Ah de major capacitat de la indústria de la producció en massa, una vegada va ocupar una posició dominant al mercat de portàtils, però ha dubtat en la bateria de potència.

2. revisió de l'historial de desenvolupament de la bateria quadrada

SDI:l'antiga bateria quadrada líder. El 1999 va desenvolupar una bateria d'energia quadrada, el 2009 es va convertir en un proveïdor de bateries d'energia de BMW, el 2016 a causa de la política de llista blanca de la Xina, es va dirigir al disseny europeu, el negoci de la bateria de liti en els ingressos de l'empresa va representar un relativament baix.

CATL:el major beneficiat de la política de subvencions, el líder de l'ascens de bilions. 2011 cooperació amb BMW, independent de l'especialització en bateries de potència. El 2014, a causa de la política de subvencions, els enviaments van augmentar considerablement, el 2014 es va dedicar a la investigació i desenvolupament de materials ternaris d'alta densitat energètica. La política de llista blanca de 2016, així com la política de subvencions, tendeixen a materials d'alta densitat d'energia, enviaments avançats.

BYD:L'empresa es va establir el 1995, la quarta bateria de telèfon mòbil més gran enviada a tot el món el 1997, va entrar al camp de l'automoció el 2003, va desenvolupar un cotxe elèctric pur F3e el 2006, un autobús elèctric pur produït en massa el 2009, un cotxe de passatgers elèctric pur produït en massa e6 el 2010, es va beneficiar de la política de subvencions i es va convertir en líder a la Xina. La política de subvencions de 2016 tendeix a materials ternaris i BYD no subministra bateries. El 2016, la política de subvencions afavoreix els materials ternaris i BYD no subministra bateries, de manera que el volum d'enviaments està disminuint, i el 2020 es llançaran bateries blade i models DMI i la quota de mercat continuarà augmentant.

3. Revisió de l'historial de desenvolupament de la bateria del paquet suau

AESC:el primer rei. establert el 2007, centrat en la ruta de la tecnologia del manganat de liti. 2010 equipat amb el mercat clàssic de Nissan Leaf d'AESC, creant una història de qualitat 9-any de zero accidents de seguretat de la bateria. 2017 a causa de l'avantatge del manganat de liti ja no és, AESC ja no és el proveïdor exclusiu de Leaf, adquirit per Vision el 2019.

LG:conjunt de bateries de paquet suau mestre. LG va entrar al mercat de les bateries elèctriques el 2009 després d'anys de precipitació a les bateries dels telèfons mòbils. El primer model per a l'híbrid Hyundai, el 2010 amb el Chevrolet Volt, el Chevrolet Volt 2017 i el Bolt, les vendes van superar les 50,000 unitats, el 2018 i la cooperació de VW per desenvolupar MEB, la bateria del paquet suau de LG va arribar al seu apogeu. 2021 Hyundai i GM van retirar a causa de problemes de seguretat de la bateria, el dia de la bateria de VW va anunciar l'elecció de cel·les estàndard quadrades, la bateria del paquet suau va patir un revés.

Avaluar la ruta tècnica s'ha d'avaluar des de la perspectiva del sistema/vehicle sencer, i els avantatges i desavantatges de les cèl·lules individuals no es poden extrapolar al sistema.L'alta densitat d'energia de la cèl·lula no és el mateix que l'alta densitat d'energia del sistema.La densitat d'energia de les cèl·lules de paquet tou és alta, però el pes de les parts estructurals de les bateries de paquet suau a nivell del sistema és molt superior al de les bateries de carcassa dura, la qual cosa fa que la diferència de densitat d'energia a nivell del sistema no sigui significativa.Una bona seguretat de les cèl·lules no és igual a una bona seguretat del sistema de bateries.El camí de dissipació de calor, l'estat de fixació i la connexió d'alta tensió de les cèl·lules de la bateria afectaran l'efecte de protecció tèrmica. Les bateries de paquet suau tenen un millor rendiment de seguretat que les bateries de closca dura a nivell de cèl·lula, però la protecció a nivell del sistema també és molt difícil i costosa, i no hi ha cap avantatge significatiu en general.

El procés de producció de bateries cilíndriques és el més senzill i eficient entre els tres mètodes d'embalatge. Els principals processos de producció inclouen: dosificació, recobriment, laminació, troquelat, bobinat, soldadura i altres processos.

Les dificultats en el procés de producció de 4680 cèl·lules de totes les orelles són:

• Troquelat: quan la cèl·lula de totes les orelles està recoberta de pals, es reserva una àrea de làmina buida a la vora del fluid col·lector. Després de premsar i tallar el rodet, l'àrea de làmina buida a la vora del col·lector es talla en múltiples puntes i després s'enrotlla. Les puntes de pal tallades amb làser tenen els problemes següents: (i) la peça de pal tendeix a tremolar quan es talla; (ii) el problema que la ferralla no es pot abocar eficaçment després del tall; i (iii) la longitud i el nombre de troquelats són molt superiors als de les puntes de pals convencionals.

• Amassar: en el procés de fabricació de la bateria cilíndrica 4680, s'ha d'amassar tota la punta del nucli de la bateria i després soldar-la amb la placa de pols després que la secció del nucli de la bateria sigui plana. Hi ha moltes dificultats en el procés d'amassat: ① quan la velocitat de pastat és massa ràpida, la peça de pol sortirà ② quan la velocitat d'amassat és massa lenta, l'eficiència de producció és baixa ③ quan el nivell de pastat produeix més estelles metàl·liques, resultant en curtcircuits interns ④ vessament de material viu i altres problemes ⑤ la fricció genera molta pols ⑥ produeix plecs de llanxes.

• Soldadura: la soldadura de 4680 terminals de bateria a causa de l'augment del nombre de terminals fa augmentar el volum de soldadura. El procés intermedi de la soldadura del nucli generalment inclou la soldadura d'extrems (inclosa la soldadura prèvia), la soldadura per punts del cinturó de pols, la soldadura prèvia del nucli a la carcassa, la soldadura de segellat de la coberta superior de la carcassa, la soldadura de segellat del port d'injecció de líquid, etc. La circumferència de soldadura i l'augment del temps, el pal complet i el fluid col·lector tenen un espai en blanc limitat, hi ha un efecte d'acumulació tèrmica, que afectarà la consistència i el procés de soldadura és propens a l'acumulació tèrmica.

• Troquelat: mitjançant la màquina de tallar, els rotlles de pols fresats es tallen a l'amplada necessària per a la producció de cèl·lules segons la demanda real. Les cèl·lules 4680 es formen tallant les puntes directament a la làmina buida, la qual cosa planteja requisits més alts per a la precisió, la velocitat i la qualitat del tall per làser per als equips de producció d'alta velocitat.

  
  

Solució de peces de bateria per a totes les orelles 4680:

• Troquelat: Troquelar les puntes plenes positives i negatives en múltiples monòlits de paral·lelogram, que no només poden evitar que l'extensió surti durant el procés d'amassat, sinó que també no pot ratllar la paret interior de la carcassa de la bateria quan es munta amb la carcassa de la bateria; i pot reduir la generació d'encenalls metàl·lics per evitar curtcircuits; al mateix temps, aquesta estructura de paral·lelogram pot reduir eficaçment la pressió del corró durant el pastat, evitant així el despreniment de material actiu i millorant considerablement la taxa de rendiment.

• Pastat: el procés d'amassat varia molt d'un fabricant a un altre, i la patent CN11356039A mostra que la màniga d'amassar s'aplica a la màniga exterior de l'extrem de pal complet. El capçal d'aplanament s'acosta a la màniga d'aplanament mentre gira, i després de contactar amb la màniga d'aplanament, girarà directament sobre la màniga d'aplanament i impulsarà la deformació elàstica de la màniga d'aplanament per transferir la força de gir a la màniga completa per completar l'aplanament; Atès que el capçal d'aplanament ja no entra directament en contacte amb l'extrem complet, pot evitar eficaçment que l'extrem complet sigui parcialment aixafat, eliminant així l'impacte en la qualitat del producte i millorant millor la taxa de rendiment. La patent mostra que: el pastat per ultrasons tracta prèviament la cara final del nucli amb ones ultrasòniques i després realitza un pastat mecànic. El pastat per ultrasons inclou un capçal d'amassat ultrasònic situat als dos extrems del nucli, i el capçal d'amassatge per ultrasons té una ranura i els dos extrems del nucli s'insereixen a la ranura del capçal d'amassatge d'ultrasons corresponent. El nucli es transporta a la unitat d'amassatge ultrasònic i el capçal d'amassatge d'ultrasons vibra i amassa els dos extrems del nucli per aconseguir un efecte d'aplanament i millorar la compacitat dels extrems del nucli en preparació per a un posterior pastat mecànic. El capçal d'amassatge mecànic és un capçal d'amassatge de ceràmica. El capçal d'amassatge mecànic gira i pressiona el nucli per aplanar-lo. La patent CN213878154U opta per aplicar material aïllant a la vora en blanc després del recobriment, i el material aïllant està al mateix nivell que el material actiu, de manera que el col·lector forma un pla complet després de l'enrotllament, sense necessitat de pastar.

• Soldadura: actualment, la soldadura de pals es realitza habitualment amb làser. Ajust precís de la velocitat de soldadura, profunditat de soldadura, amplada de soldadura i altres avantatges per adaptar-se a la soldadura de diferents materials i productes, per aconseguir una soldadura precisa, una qualitat més fiable i un aspecte net.

S'espera que els problemes anteriors s'alleugin, creiem que 4680 accelerarà l'augment de la quota de columna:

1) augment de l'oferta de qualitat: liberalització de la llista blanca, entrada líder de bilions. El 21 de juny de 2019 s'han derogat oficialment les "condicions d'especificació de la indústria de les bateries d'automoció", el que significa que el mercat de les bateries d'energia de la Xina està oficialment obert a les empreses de bateries estrangeres, LG, Panasonic, etc. poden proporcionar bateries cilíndriques de qualitat per al mercat xinès. Domestic Ningde Time i YIWI Li-energy ja han invertit en investigació i desenvolupament de bateries cilíndriques 4680, i les empreses que han expressat públicament el seu compromís amb la investigació i desenvolupament de la bateria 4680 inclouen: Tesla, LG, Samsung, SDI, CATL, YIWI Li-energy , etc.

2) Menor nombre de bateries, menor dificultat d'integració: ara Tesla utilitza 4416 21700 bateries i en el futur utilitzarà 960 4680 bateries, de manera que el llindar d'integració del sistema es redueix significativament.

3) Augment de la capacitat i reducció de la bretxa de costos: la capacitat de 4680 bateries cilíndriques és 5 vegades superior a la de 21700 bateries, combinada amb una alta eficiència de producció i un alt rendiment de bateries cilíndriques, un major contingut de níquel del material càtode i més càtodes de silici, el cost es redueix la distància entre 4680 bateries i bateries quadrades.

4) BMW és el primer a canviar a bateries cilíndriques: s'utilitzaran cèl·lules cilíndriques al sistema de bateries de BMW Gen6. Com a perforador de CATL, BMW havia escollit amb fermesa la ruta de la tecnologia de la bateria quadrada, i ara està prenent el lideratge per canviar a la ruta de la tecnologia de la bateria cilíndrica, que segurament tindrà un impacte profund en altres companyies automobilístiques.