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马斯克发布革命性电池技术(四元锂电池和三元锂电池区别)

2022-05-16 09:39:33 公众号:电商报 作者:金江

简介科技狂人马斯克再次给我们带来了不小的惊喜。23日凌晨4点,特斯拉“电池日”活动揭幕,在发布会上,马斯克推出了全新的4680无极耳电池,这对电池行业来说将是一次重大的突破。有趣的是,因为疫情原因,前来参会的股东们,都是坐在自己特斯拉汽车里,用鸣笛声来代替鼓掌,一片滴滴声中,马斯克正式登场。一上场,马斯克就首先...

科技狂人马斯克再次给我们带来了不小的惊喜。

23日凌晨4点,特斯拉“电池日”活动揭幕,在发布会上,马斯克推出了全新的4680无极耳电池,这对电池行业来说将是一次重大的突破。

有趣的是,因为疫情原因,前来参会的股东们,都是坐在自己特斯拉汽车里,用鸣笛声来代替鼓掌,一片滴滴声中,马斯克正式登场。

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一上场,马斯克就首先感谢了中国团队的努力,中国上海工厂仅用15个月就从一片荒地到建成投产,是一个很了不起的成就。

当然,大会的主角,无疑还是新发布的无极耳电池,下面让我们一睹为快。

不过热的无极耳电池

数据显示,特斯拉占据了全球电动汽车30%左右的市场份额,是无可争议的行业第一,其一举一动,都将给整个电动汽车行业带来不小的影响。

在今年的“电池日”上,马斯克正式发布了4680 全新尺寸的无极耳电池。

所谓4680,即电池直径46mm,高80mm,现在一般的电池多是2170的尺寸,我们可以看到,这次新发布的电池,在直径上,增加了一倍多。

当然,直径增加了一倍多,电池整体能量自然也要跟着增加了5倍,放到整车上,可以将续航里程提高16%,在追逐燃油车的路上,算是又前进了一步吧。

最重要的是,无极耳电池极大的改善了散热问题。

什么叫极耳呢?

极耳是电池内部的一个零件,是从电芯中将正负极引出来的导电体,简单来说,可以把它认为是一根导线,将电池反应产生的电,引导出来。

我们都知道,一般的电池,两端都有凸起和凹陷的结构,电池放电也就是通过这个部分,而极耳就是把电引导向,凸起和凹陷部分的内部零件。

这种凸起和凹陷的设计,其实是为了更好的区分正负极,方便我们的日常使用,但在汽车领域,其实是没必要的,因为我们看到的汽车电池,都是将很多个电池相互连接,再封装起来,并不需要人来区分内部电池的正负极,只要在整体的封装外壳上表明就好了。

所以,这次特斯拉就是把这个连接到两端的极耳给去掉了。

其实这次特斯拉推出的无极耳电池,也是有极耳的,不然就没办法放电了,只是将正负极由原本的两端,放在了圆柱电池的侧面,这种设计可谓好处多多。

首先,显而易见,将正负极放在侧面,电流的移动距离就大大缩短了,也就是说,降低了材料的内阻,特斯拉称内阻可以降至原来的 1/5。

其次,众所周知,电池发热,就是因为材料有内阻,而内阻的降低,最大的好处就是减少电池的发热量,之前有一些电动汽车自燃的新闻,大多是电池发热太多而散热不及时造成的,特斯拉这次的无极耳电池,将能大大降低电动汽车自燃的事故率。

最后,内阻降低,也能提高电池本身的充放电极限,可以提高充电功率的峰值,也就是说,充电充得更快了,这对电动汽车来说意义不小,毕竟电动汽车的一大缺点,就是充电速度太慢,和加油相比,简直是渣渣。

总而言之,这次特斯拉的无极耳电池,增大了电池的体积,改掉了原本极耳的设计,有效解决了散热问题 ,还减少了每包电池的数量,从而降低成本,如果能实现量产,将极大的推动电动汽车的普及。

大会上,马斯克对27万名在线观众表示:“制造人人买得起的电动汽车始终是我们公司成立以来的梦想。但我们还没有更实惠的电动汽车,这是我们未来将拥有的东西,但我们必须降低电池的成本。”

完全无钴的电池阴极

发布会上,马斯克提出会改良电池阴极的金属成分配比,最终彻底移除钴,提高电池性能。

钴这种元素,自然储量不大,开采也不容易,价格非常高,如果能彻底移除钴,将能让电池价格下降不少。

同时,去掉钴,也能提高镍的含量,而含镍越多,电池的能量密度也就越高,这也是目前三元锂电池的发展方向,镍的占比已经从此前的50%,提高到60%,再到80%,能量密度也一步步提高,我们可以看到有些电池型号上会出现523、622、811等数字,最前面的数字,就代表着镍的含量,后面的就是锰、钴的占比。

此外,特斯拉还提出,会改良阴极制备过程,简化非常复杂的一系列流程,最终有望让整体投资减少 66%,运行成本下降 76%,水资源零浪费,完全循环使用。

在阳极材料方面,特斯拉也做了改进,表示将要用生硅材料来大规模制作电池,1千瓦时只需要一美元,同时,涂层一项可提升 20 % 续航里程。

最后,马斯克还展示了未来特斯拉车型的新设计和制造工艺。

马斯克将电池直接内置在汽车结构中,移除了单个电池单元之间的多余材料,减少了 370 个零件,可以减轻 10% 的质量,有望提升 14% 的里程。

并且,特斯拉车身将采用新型铝合金材料铸造,在车头、车尾部分,采用的是一整个铝件,有效增强了车身强度,更好的保护车内人员的安全。

综合此次马斯克这次发布的“黑科技”,如果都能用在车上,会让特斯拉电池的里程提升54%,每kWh的费用降低56%。

基于此,马斯克声称,有信心在在未来三年内推出2.5 万美元(约合 17 万人民币)的家用轿车,这会是史上最便宜的一辆特斯拉汽车。

这次特斯拉发布的各种技术,足以让电动汽车进行一次飞跃,大幅度缩小与燃油车的差距,为电动汽车的推广铺平道路。

遗憾的是,马斯克发了Twitter说,这些技术直到2022年才会量产,暂时是用不上了。

特斯拉的电池布局

目前,特斯拉旗下电动汽车的电池主要由第三方所供应,包括松下、宁德时代、LG化学等。

不过,随着特斯拉电动汽车产量的增加,电池供应一度出现了问题,早在2018年,马斯克就指出,Model 3交付不及时,主要原因就是电池供应不足。

针对此,特斯拉几年前,就开始酝酿自主生产电池,以解决供应不足的问题,特斯拉将首先在其位于加州弗里蒙特工厂附近的一条新装配线上生产新电池,计划到2021年底,年产量达到10GWh。

并且,未来几年将迅速提高电池产量,达到每年3TWh(3000GWh),马斯克表示,特斯拉可以向其他公司供应电池。

对于电池不足的情况,特斯拉还提出了电池回收计划,对特斯拉车型的旧电池进行回收。

特斯拉计划用旧电池中的可用材料,经过特殊工艺加工生产新的电池,保护环境的同时,也能降低生产成本。

在发布会的最后,马斯克还给大家带来了一个惊喜。

那就是使用了全新车身铸造工艺与一些上述电池技术的新版车型——Model S Plaid。

Model S Plaid从0加速到96公里/小时,仅需要2秒,功率达到1100马力,极速为320公里/小时,续航里程高达832公里。

目前,Model S Plaid已经可以预定了,普通版售价为89,490美元,三电机版售价为134,490美元,预计2021年下半年开始交付。

结语

电动汽车是未来汽车发展的趋势,目前包括英国、法国等国家,都出台了禁售燃油车的日期,我国也有相关的规划,足以说明对电动汽车的看好。

其实各类设备更换成电能驱动,也是趋势,只是目前电池的技术还未突破,能量密度方面遭遇了瓶颈。

一旦电池技术取得了突破,将为整个社会带来巨大的变革,首先就是燃油车会彻底被电动汽车取代,其次,各种电子设备普及,比如随身空调、无人机、AR等,连外骨骼也会加速应用开来。

所以,电池技术的突破,也是科技应用迈向新阶段的重要标志,我们期待着那一天!

作者:金江

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