Gerade hat Musk die revolutionäre Batterietechnologie veröffentlicht, und der billigste Tesla in der Geschichte kommt

Am frühen Morgen der Pekinger Zeit, am Batterietag, den Elon Musk als "einen aufregenden Tag in der Geschichte von Tesla" bezeichnete, veröffentlichte Tesla eine Reihe neuer Batterietechnologien, die die Batteriekosten senken werden Deutlich niedriger, was auch bedeutet, dass Tesla die Preise senken wird.

Laut Musk ist Tesla zuversichtlich, in den nächsten drei Jahren ein Elektroauto mit einem Preis von nur 25.000 US-Dollar (ca. 170.000 Yuan) produzieren zu können. Dies wird das billigste Tesla-Auto in der Geschichte sein.

Dies ist auch das erste Mal, dass Tesla eine Pressekonferenz speziell für Batterietechnologie abhält. Für Tesla ist dies sogar noch wichtiger als die Veröffentlichung eines neuen Autos. Nach den Worten der ausländischen Medien Teslaati kann dies die Zukunft der gesamten Elektrofahrzeugindustrie verändern.

Die Batteriekosten sind um 56% gesunken, und der billigste Tesla in der Geschichte kommt

Musk erwähnte die Tesla-Fabrik in Shanghai, China, zu Beginn namentlich und dachte, dass es 15 Monate dauerte, bis die Fabrik vom Ödland zum Bau ging, was sehr bemerkenswert ist.

Wie immer hat Musk wiederholt den goldenen Satz enthüllt. Er definierte Tesla als das Unternehmen:

Tesla ist sowohl ein Software- als auch ein Hardwareunternehmen. Stellen Sie sich unser Auto als Laptop auf Rädern vor.

Musk sagte auch, dass die beiden größten Probleme, mit denen die Batterieproduktion derzeit konfrontiert ist, der begrenzte Umfang der Batterien und die hohen Preise sind. Um diesen Engpass zu überwinden, muss Tesla die Energiedichte erhöhen und gleichzeitig die Kosten senken.

Auf der heutigen Konferenz brachte Tesla auch spezifische Lösungen.

Tesla hat offiziell eine elektrodenlose Batteriezelle herausgebracht. Die konvexe Elektrodenstruktur der herkömmlichen Batterie wird durch Lasertechnologie entfernt. Die leitfähige Beschichtung berührt direkt die Batterieendabdeckung, verringert den Abstand der Strombewegung und verringert den Innenwiderstand.

Diese Batterie ist 80 mm hoch und hat einen Durchmesser von 46 mm. Die Kapazität der Batteriezelle kann um das Fünffache, bis zu 200 Wh / kg, eine Steigerung von 16%, und die durch die Batterielebensdauer bereitgestellte Leistung um das Sechsfache erhöht werden.

Zusätzlich erreicht die effektive Kontaktfläche zwischen der leitenden Beschichtung in der elektrodenlosen Elektrode und der Batterieendabdeckung 100%, was die Wärmeableitungskapazität verbessert und auch das Wärmeerzeugungsproblem löst, das durch die zu große Batterie verursacht wird.

Musk betonte, dass diese Batterie nicht nur ein Konzeptprodukt ist, sondern eine Massenproduktion erreichen soll.

Tesla hat auch das Silizium in der Batterie neu gestaltet, wodurch die Kosten auf 1 USD / kWh gesenkt und die Reichweite um 20% erhöht wurden. Es werden auch kobaltfreie Batterien eingeführt, bei denen Nickel und teures Kobalt als Batterierohstoffe verwendet werden.

Für die Neugestaltung des Siliziums im Batterieelement benötigt 1 kWh nur einen Dollar, und gleichzeitig kann die Beschichtung die Reichweite um 20% erhöhen. Einführung kobaltfreier Batterien, die teures Kobalt durch Nickel aus Metallelementen als Batterierohstoff ersetzen. Wenn Sie

In Zukunft wird Tesla diese nickelhaltige Batterie in Mid- bis High-End-Modellen verwenden, während in Low-End-Modellen Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit geringeren Kosten und geringerer Energiedichte verwendet werden.

Neben dem Batteriedesign ist auch die Produktionsanlage, die Musk als "Maschinen zur Herstellung von Maschinen" bezeichnet, von entscheidender Bedeutung. Musk sagte, dass das neue Herstellungsverfahren die Effizienz der Fabrik erheblich verbessern kann und die Kapazität einer einzelnen Produktionslinie das Siebenfache der Kapazität ähnlicher Produkte erreichen kann.

Auf diese Weise kann eine Produktionslinie eine Batterieproduktion von 20 GWh erreichen, und die gesamte Fabrik kann eine Produktion auf TWh-Niveau erreichen. Ziel ist es, 2022 100 GWh und 2030 3 TWh zu erreichen und die Gesamtkosten um 18% zu senken.

Änderungen in der Batterietechnologie haben es Tesla auch ermöglicht, die Struktur des Fahrzeugs anzupassen und die Batterie direkt in den Fahrgestellrahmen zu integrieren. Dies bedeutet, dass Elektrofahrzeuge mit mehr Batterien ausgestattet werden können und die Batterielebensdauer entsprechend erhöht wird und sogar 1.000 Kilometer überschreiten kann.

Darüber hinaus wird das Heck des Autos auch einen integrierten Gießprozess verwenden, der den Produktionsprozess und die Produktionszeit erheblich einsparen kann, so dass jedes Auto die Kosten und 79 Teile um 40% reduzieren kann.

Das Aufregendste ist, dass Musk auch ein neues Auto mit einem Preis von nur 25.000 US-Dollar (ca. 170.000 Yuan) "verwöhnt" hat, das auch das billigste Tesla-Auto in der Geschichte sein wird. Das ist Zehntausende billiger als Tesla, das vor einiger Zeit von Pinduoduo subventioniert wurde.

Dies ist hauptsächlich auf die oben erwähnte Batterietechnologie zurückzuführen, mit der die Batteriekosten um 56% gesenkt wurden. Dies ist zweifellos ein wichtiger Meilenstein in der Geschichte der Elektrofahrzeugindustrie .

Wann Sie dieses Tesla-Elektroauto kaufen können, sagte Musk auf Twitter früher, dass die am Battery Day veröffentlichten Produkte erst 2022 in Massenproduktion hergestellt werden und es voraussichtlich eine Weile dauern wird.

Schließlich hat Tesla auch das neue Modell S herausgebracht, das in weniger als 2 Sekunden von 100 Kilometern beschleunigt, eine Höchstgeschwindigkeit von 320 km / h und eine Reichweite von 832 km hat. Es kann jetzt reserviert werden, wird aber erst 2021 ausgeliefert.

Teslas Batteriewende

Bereits 2018 erwähnte Musk das Ziel von Tesla in seiner Rede am selbstfahrenden Investorentag von Tesla, bei dem Fahrzeuge mit einem Preis von weniger als 38.000 US-Dollar und einer Batteriebetriebsleistung von 1,6 Millionen Kilometern hergestellt werden sollen. 3,5 Meilen / kWh Ultra-Low-Energy-Elektrofahrzeug.

Voraussetzung für die Erreichung dieses Ziels ist die Innovation der Batterietechnologie. Zu diesem Zweck hat Tesla einen Experten für Lithiumbatterien und Akademiker der Royal Academy of Sciences, Jeff Dahn, als Chefwissenschaftler von Tesla eingestellt und "5 Jahre beträchtliche Forschungsfinanzierung" bereitgestellt. Wir entwickeln Lithium-Ionen-Batterien mit längerer Lebensdauer, höherer Energiedichte und geringeren Kosten.

▲ Jeff Dahn.

Im vergangenen Jahr veröffentlichte das Team von Jeff Dahn im Journal of the Electrochemical Society einen Artikel, in dem es erklärte, dass es eine neue Generation von Lithiumbatterien entwickelt hat, mit denen ein Elektrofahrzeug mehr als 1,6 Millionen Kilometer Strom liefern kann. Das Tesla Model 3 hat eine Akkulaufzeit von nur 800.000 Kilometern.

Dem Papier zufolge hat dieser neue Batterietyp nach 1.000 Entladungen eine Lebensdauer von 95% und verbraucht nach 4.000 Zyklen nur 10%. Die allgemeine Lithiumbatterie Lithium kann 1.000 bis 2.000 Entladezyklen liefern.

Die Lebensdauer dieser Batterie kann aufgrund der Verwendung einer neuen Generation von Einkristall-NCM-Kathoden und eines neuen Elektrolyttyps das 2-3-fache der von normalen Batterien erreichen. Diese Einkristall-Nanostruktur ist während des Ladevorgangs stabiler und nicht leicht zu knacken und führt zu Batterieleistung Und das Leben verfällt.

Was ist das Konzept von 1,6 Millionen Kilometern? Laut einem Artikel von Medium , der auf der durchschnittlichen Lebensdauer und der durchschnittlichen Gesamtkilometerzahl amerikanischer Privatwagen basiert, reicht dies aus, um ein Auto 76 Jahre lang auf der Straße zu halten.

1,6 Millionen Kilometer Batterielebensdauer bedeuten, dass Sie die Batterie noch Jahrzehnte nach dem Autofahren verwenden können. Es kann nicht anders, als die Leute daran zweifeln zu lassen, dass eine solche Überleistung wirklich notwendig ist?

Natürlich ist es notwendig.

Erstens kann die "1,6 Millionen Kilometer lange Batterie" die Werterhaltungsrate von Elektrofahrzeugen erhöhen, was den Verbrauchern eine größere Kaufkraft verleiht. In der Vergangenheit war die Werterhaltungsrate von Elektrofahrzeugen niedriger als die von Kraftstofffahrzeugen. Der Hauptgrund ist die kurze Batterielebensdauer, die den Wert von Gebrauchtfahrzeugen erheblich verringert.

Langstrecken-Elektrofahrzeuge können auch für Taxis und Fernfracht eingesetzt werden, die mehr als einen Kilometer zurücklegen. Laut Statistik kann ein LKW zwischen 160.000 und 240.000 Kilometer pro Jahr zurücklegen.

In einem Bericht von Ping An Securities wurde darauf hingewiesen, dass "1,6 Millionen Kilometer Batterien" in Teslas Robotaxi, einem unbemannten Taxi, verwendet werden dürfen. Musk hat erklärt, dass Tesla plant, bis Ende 2020 1 Million Robotaxi zu produzieren. Basierend auf einem Robotaxi mit 300 Kilometern pro Tag kann die "1,6 Millionen Kilometer lange Batterie" Robotaxi eine Lebensdauer von 15 Jahren ermöglichen, ohne die Batterie auszutauschen.

▲ Waymo fahrerloses Taxi.

Darüber hinaus kann die Batterie nach dem Ende des Fahrzeuglebenszyklus zur Verwendung in Low-Profile-Modellen oder in Solarenergie und anderen Bereichen, in denen Energiespeicher erforderlich sind, recycelt werden, wodurch die Kosten für den Batterieverbrauch weiter gesenkt werden.

▲ Bild von: Ping An Securities

Neben der Bildung eines Forschungs- und Entwicklungsteams hat Tesla im vergangenen Jahr auch den Superkondensatorhersteller Maxwell und den Hersteller von Lithiumbatterieausrüstungen Hibar übernommen, um den Herstellungsprozess für Batterien zu verbessern.

Maxwell ist der weltweit führende Hersteller von Superkondensatoren mit zwei Kerntechnologien im Batteriebereich: Superkondensatoren und Trockenelektrodentechnologie.

Ähnlich wie bei Smartphones besteht eine weitere Möglichkeit für Elektrofahrzeuge, Ausdauerangst zu lindern, darin, die Ladeeffizienz zu verbessern. Superkondensatoren können die Schnellladeeffizienz des Akkus verbessern, indem sie innerhalb von 10 Minuten 95% seiner Nennkapazität erreichen und eine längere Lebensdauer haben.

Zuvor erreichte Tesla hauptsächlich ein schnelles Laden durch Aufrüsten der Ladestapel. Unter anderem unterstützt der im letzten Jahr eingeführte V3- Superladestapel eine maximale Ladeleistung von 250 kW. Einige Modelle des Modells 3 können 250 Kilometer in 15 Minuten zurücklegen.

Darüber hinaus ist der Betriebstemperaturbereich von Superkondensatoren breiter und sie können normal in einer Umgebung von -40 ° C + 70 ° C betrieben werden, was das Problem der Dämpfung der Batterielebensdauer lindern kann, auf das Elektrofahrzeuge im Winter häufig stoßen.

Bei der Trockenelektrodentechnologie kann die Energiedichte der Batterie stark erhöht werden. Derzeit können Maxwell-Elektroden eine Energiedichte von mehr als 300 Wh / kg erreichen, die in diesem Jahr voraussichtlich 385 Wh / kg und nach 2025 500 Wh / kg erreichen wird.

Derzeit ist Teslas Batterie mit der höchsten Energiedichte die in Modell 3 verwendete Batteriezelle Panasonic 2170 mit einer Energiedichte von 260 Wh / kg. Musk sagte einmal, dass, wenn die Energiedichte der Leistungsbatterie 400 Wh / kg erreicht, kommerzielle elektrische Flugzeuge machbar werden.

Tiger, ein Techniker, der seit vielen Jahren in der Batterieforschung und -entwicklung tätig ist, sagte Ai Faner einmal, dass die technischen Engpässe bei Batterien in dieser Phase hauptsächlich in den Eigenschaften Energiedichte, Zykluslebensdauer und Temperatur liegen, was dazu führt, dass Elektrofahrzeuge großen Problemen in Bezug auf Kilometerleistung, Sicherheit und Kosten gegenüberstehen.

▲ Einzelbatterie des Akkus im Elektrofahrzeug

Die oben genannten Batterietechnologien haben die Probleme der Kilometerangst und der Sicherheit bis zu einem gewissen Grad gelöst. Wenn die Kosten jedoch nicht weiter gesenkt werden können, ist es immer noch schwierig, Elektrofahrzeuge in großem Maßstab bekannt zu machen.

Aber genau das kann Musk. SpaceX senkt die Kosten durch Raketenrecycling erheblich. In Tesla-Elektrofahrzeugen wird die neue Batterietechnologie diese wichtige Aufgabe übernehmen.

Musk will aus einem Tankwagen ein teures Pferd machen

Im Februar 2008 lieferte Tesla das erste in Serie produzierte Elektroauto Roadster mit 18650 Lithium-Kobaltoxid-Batterien von Panasonic aus. Die Kosten für die Batterie betragen 600-800 USD / kWh, was dem 3-4-fachen Benzinpreis entspricht. . Das ganze Auto kostet 109.000 US-Dollar, was ein Spielzeug für die Reichen sein soll.

Um die Kosten für Elektrofahrzeuge zu senken, müssen die Batteriekosten gesenkt werden, da Batteriepacks etwa die Hälfte der Kosten für Elektrofahrzeuge ausmachen können.

Das US-Energieministerium hat einmal vorgeschlagen, das Batteriekostenziel auf 100 USD / kWh zu setzen. Sobald dieses Niveau erreicht ist, kann der Preis für Elektrofahrzeuge das gleiche Niveau wie für Kraftstofffahrzeuge erreichen.

Laut ausländischen Medien Electrek zielt Teslas internes Batterieprojekt Roadrunne darauf ab, neue Batterien mit Kosten von 100 USD / kWh in Serie zu produzieren.

Vor zehn Jahren lagen die Kosten für Batteriesysteme in der Industrie jedoch im Allgemeinen über 1.000 USD / kWh. Viele Batterieexperten glauben, dass das Ziel von 100 USD / kWh wahrscheinlich nicht erreicht wird, da die Effizienz der Batterie im aktuellen Chipbereich bei weitem nicht alle 18 Monate steigt. 1 mal Moores Gesetz.

Ein Bericht der Investmentagentur UBS zeigt jedoch, dass die Kosten für Lithiumbatterien von Panasonic und Tesla nur 111 US-Dollar / kWh betrugen. Dies ist bereits der erste in der Batterieindustrie und nur einen Schritt vom Ziel von 100 US-Dollar / kWh entfernt.

▲ Bild von: Financial Times

Warum sind die Kosten für Batterien für Elektrofahrzeuge so hoch? Ein großer Teil des Grundes stammt aus Kobalt, einem Batterierohstoff. In den meisten Elektrofahrzeugen, einschließlich Tesla, ist Kobalt ein wichtiger Rohstoff für Batterien, der eine Überhitzung der Batterie verhindern und die Lebensdauer verlängern kann.

Kobalt ist ein seltenes Metall mit begrenzten Reserven. Die weltweit nachgewiesenen Kobaltreserven belaufen sich auf etwa 7 Millionen Tonnen. Basierend auf den 140.000 Tonnen, die im letzten Jahr abgebaut wurden, wird Kobalt in 50 Jahren erschöpft sein und die Zahl der Elektrofahrzeuge wird weiter zunehmen Wird diesmal vorrücken.

▲ Eine Kobaltmine im Kongo. Bild von: DW

Darüber hinaus konzentriert sich mehr als die Hälfte der weltweiten Kobaltreserven auf den turbulenten Kongo, wodurch der Kobaltpreis weiter steigt und 2018 sogar 660.000 Yuan / Tonne übersteigt, wodurch die Kosten für Batterien hoch bleiben.

Können wir dann keine Batterien ohne Kobalt herstellen?

Natürlich wurden zwei Batterietechnologien verifiziert, eine ist eine kobalthaltige ternäre Lithiumbatterie und die andere ist eine kobaltfreie Lithiumeisenphosphatbatterie . Letztere hat geringere Kosten und eine längere Lebensdauer.

Laut Reuters produziert Tesla mit dem inländischen Batterieriesen Ningde Times eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie. Die Kosten für die Batteriezusammensetzung sind sogar auf 80 USD / kWh gesunken. Das inländische Modell 3 wurde im Neuwagenkatalog des Ministeriums für Industrie und Informationstechnologie veröffentlicht. Ausführung.

Die Kosten für die Verwendung von Lithiumeisenphosphatbatterien zur Kostensenkung sind die Verringerung der Energiedichte. Dies bedeutet, dass die Batterielebensdauer von Lithiumeisenphosphatbatterien bei gleicher Qualität geringer ist als die von kobalthaltigen ternären Lithiumbatterien und die Probleme der Kilometerangst und der Kosten nicht gleichzeitig lösen können.

Am Beispiel der Ningde-Ära kann die Energiedichte von Lithiumeisenphosphatbatterien durch CTP-Technologie 160 wh / kg erreichen. Dies ist bereits die Grenze der aktuellen Lithiumeisenphosphatbatterien, aber nicht weit von ternären Lithiumbatterien entfernt.

▲ BYDs "Blade-Batterie" ist ebenfalls eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie.

"Kobaltfrei" ist jedoch in der Tat die Richtung der Batterieentwicklung. Obwohl die Batterien von Tesla immer noch untrennbar mit Kobalt verbunden sind, nimmt der Kobaltgehalt von Batterien in aufeinanderfolgenden Produktgenerationen kontinuierlich ab, und Tesla konzentriert sich auch auf den heutigen Batterietag. Eine kobaltfreie Batterie. .

Jeff Dahn, der Chefwissenschaftler von Tesla, sagte in einem Interview, dass alles, was sie taten, auf drei Ziele abzielte: Reduzierung der Batteriekosten, Verlängerung der Batterielebensdauer und Erhöhung der Energiedichte .

Es ist nicht schwer, eines der Ziele zu erreichen, aber das gleichzeitige Erreichen dieser drei Ziele kann als revolutionäre Innovation angesehen werden. In den letzten 20 Jahren gab es keinen großen Durchbruch in der kommerziell erhältlichen Batterietechnologie, aber der Anstieg der Marktnachfrage hat die Menschheit gezwungen, so schnell wie möglich bessere Batterielösungen zu finden. Das Nature-Magazin sagte 2018 voraus, dass "wir nur noch 10 Jahre von der Revolution der Lithiumbatterien entfernt sind." Jahr."

Der heutige Tesla-Batterietag kann als wichtiger Schritt in der Revolution der Lithiumbatterien bezeichnet werden. Um Elektrofahrzeuge bekannt zu machen, ist die Kostensenkung der einzige Weg. Wenn sie jedoch nicht gleichzeitig Durchbrüche in Bezug auf Lebensdauer und Energiedichte ersetzen können, ist es immer noch nicht einfach, Kraftstofffahrzeuge zu ersetzen.

Musk hat gesagt, dass er hofft, dass alle Fahrzeuge außer Raketen elektrisch sein können. Um diesen Traum zu verwirklichen, müssen wir zunächst Elektrofahrzeuge so wettbewerbsfähig wie Benzinfahrzeuge machen und den Verbrauchern das Gefühl geben, dass Benzinfahrzeuge veraltet sind, so wie es Professor Venkat Viswanathan von der Carnegie Mellon University sagte :

Musk möchte, dass Sie sich ein Benzinauto als teures Pferd vorstellen.

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