Agora mesmo, Musk lançou tecnologia de bateria revolucionária, e o Tesla mais barato da história está chegando

Esta manhã, horário de Pequim, no Dia da Bateria, que Elon Musk chamou de "Um dia emocionante na história da Tesla", a Tesla lançou uma série de novas tecnologias de bateria que farão o custo da bateria Significativamente mais baixo, o que também significa que a Tesla vai cortar preços.

Musk disse que a Tesla está confiante de que produzirá um carro elétrico com preço de apenas US $ 25.000 (cerca de 170.000 yuans) nos próximos três anos , que será o carro Tesla mais barato da história.

Esta também é a primeira vez que a Tesla dá uma entrevista coletiva especificamente para a tecnologia de baterias. Para a Tesla, é ainda mais importante do que o lançamento de qualquer carro novo. Nas palavras da mídia estrangeira Teslaati, isso pode mudar o futuro de toda a indústria de veículos elétricos.

Os custos da bateria caíram 56%, e o Tesla mais barato da história está chegando

Musk mencionou a fábrica da Tesla em Xangai, China, pelo nome no início, e pensou que levaria 15 meses para a fábrica ir de um terreno baldio à construção, o que é notável.

Como sempre, Musk expôs repetidamente a frase de ouro. Ele definiu a Tesla como a empresa:

A Tesla é uma empresa de software e de hardware. Pense em nosso carro como um laptop sobre rodas.

Musk também disse que os dois maiores problemas que a produção de baterias enfrenta atualmente são a escala limitada de baterias e os preços altos. Para romper esse gargalo, a Tesla precisa aumentar a densidade de energia enquanto reduz os custos.

Na conferência de hoje, a Tesla também trouxe soluções específicas.

A Tesla lançou oficialmente uma célula de bateria sem eletrodo. A estrutura convexa do eletrodo da bateria tradicional é removida por meio de tecnologia a laser. O revestimento condutivo entra em contato direto com a tampa da bateria, reduzindo a distância do movimento da corrente e reduzindo a resistência interna.

Esta bateria tem 80 mm de altura e 46 mm de diâmetro.A densidade de energia pode ser aumentada em cinco vezes, até 200 Wh / kg, com um aumento de 16% na duração da bateria e 6 vezes a potência fornecida.

Além disso, a área de contato efetiva entre o revestimento condutivo no eletrodo sem eletrodo e a tampa da extremidade da bateria atinge 100%, o que melhora a capacidade de dissipação de calor e também resolve o problema de geração de calor causado pelo fato da bateria ser muito grande.

Musk enfatizou que esta bateria não é apenas um produto conceitual, mas deve atingir a produção em massa.

A Tesla também redesenhou o silício da bateria, reduzindo o custo para US $ 1 / kWh, enquanto aumentou o alcance em 20%. Baterias sem cobalto também serão introduzidas, usando níquel e cobalto caro como matérias-primas para baterias.

Para redesenhar o silício no elemento da bateria, 1 kWh só precisa de um dólar e, ao mesmo tempo, o revestimento pode aumentar o alcance de cruzeiro em 20%. Introduziu baterias sem cobalto, substituindo cobalto caro por níquel de elemento metálico como matéria-prima da bateria.

No futuro, a Tesla usará essa bateria contendo níquel em modelos de médio a alto padrão, enquanto em modelos de baixo custo, usará baterias de fosfato de ferro-lítio com menor custo e densidade de energia.

Além do projeto da bateria, a planta de produção que Musk chama de "máquinas para fazer máquinas" também é crucial. Musk disse que o novo processo de fabricação pode melhorar muito a eficiência da fábrica, e a capacidade de uma única linha de produção pode chegar a 7 vezes a de produtos semelhantes.

Desta forma, uma linha de produção pode atingir 20 GWh de produção de bateria e toda a fábrica pode atingir produção de nível TWh. A meta é atingir 100 GWh em 2022 e 3TWh em 2030, e o custo geral é reduzido em 18%.

As mudanças na tecnologia da bateria também permitiram que a Tesla ajustasse a estrutura do veículo e integrasse a bateria diretamente na estrutura do chassi. Isso significa que os veículos elétricos podem ser equipados com mais baterias e a vida útil da bateria aumentará de acordo, podendo até ultrapassar 1.000 quilômetros.

Além disso, a traseira do carro também usará um processo de fundição integrado, o que pode economizar muito o processo de produção e o tempo de produção, de modo que cada carro pode reduzir o custo e 79 peças em 40%.

A coisa mais empolgante é que Musk também "estragou" um novo carro, que custava apenas 25.000 dólares (cerca de 170.000 yuans), que também será o carro Tesla mais barato da história. , Que é dezenas de milhares mais barato que o Tesla, que foi subsidiado por Pinduoduo há algum tempo.

Isso se deve principalmente à citada tecnologia de baterias, que reduziu o custo das baterias em 56%, sendo, sem dúvida, um marco importante na história da indústria de veículos elétricos .

Quanto a quando você pode comprar este carro elétrico Tesla, Musk disse no Twitter anteriormente que os produtos lançados no Battery Day não serão produzidos em massa até 2022, e estima-se que demore um pouco.

Finalmente, a Tesla também lançou o novo Modelo S, que acelera de 100 quilômetros em menos de 2 segundos, tem uma velocidade máxima de 320 km / he um alcance de 832 km. Já está disponível para reserva, mas não será entregue até 2021.

A revolução da bateria da Tesla

Já em 2018, Musk mencionou a meta de Tesla em seu discurso no Dia do Investidor Autônomo de Tesla, que é produzir veículos com um custo de menos de 38.000 dólares americanos e uma quilometragem operacional de bateria de 1,6 milhão de quilômetros. Veículo elétrico de ultra-baixa energia de 3,5 milhas / kWh.

O pré-requisito para atingir esse objetivo é a inovação da tecnologia de bateria. Para esse fim, a Tesla contratou um especialista em bateria de lítio e acadêmico da Royal Academy of Sciences, Jeff Dahn, como cientista-chefe da Tesla, e forneceu "5 anos de financiamento de pesquisa considerável." Estamos desenvolvendo baterias de íon-lítio com maior vida útil, maior densidade de energia e menor custo.

No ano passado, a equipe de Jeff Dahn publicou um artigo no Journal of the Electrochemical Society , afirmando que eles desenvolveram uma nova geração de baterias de lítio que podem fornecer um veículo elétrico com mais de 1 milhão de milhas (cerca de 1,6 milhão de quilômetros) de energia. O Tesla Model 3 tem bateria de apenas 800.000 quilômetros.

De acordo com o jornal, esse novo tipo de bateria tem uma vida útil de 95% após 1.000 descargas e consome apenas 10% após 4.000 ciclos.A bateria de lítio geral pode fornecer 1.000-2.000 ciclos de descarga.

A vida útil desta bateria pode chegar a 2 a 3 vezes a das baterias comuns devido ao uso de uma nova geração de catodo NCM de cristal único e um novo tipo de eletrólito. Esta nanoestrutura de cristal único é mais estável durante o processo de carregamento e não é fácil de rachar e levar ao desempenho da bateria E a vida decai.

Qual é o conceito de 1,6 milhão de quilômetros? De acordo com um artigo da Medium , com base na vida útil média e na quilometragem total média dos carros particulares americanos, isso é suficiente para manter um carro na estrada por 76 anos.

1,6 milhão de quilômetros de vida útil da bateria significa que você ainda pode usar a bateria por décadas depois de dirigir o carro. Isso não pode ajudar, mas as pessoas duvidam que tal desempenho excessivo seja realmente necessário?

Claro que é necessário.

Em primeiro lugar, a “bateria de 1,6 milhão de quilômetros” pode aumentar a taxa de retenção de valor dos veículos elétricos, o que dará ao consumidor maior poder aquisitivo. No passado, a taxa de retenção de valor dos veículos elétricos era menor do que a dos veículos a combustível, principalmente devido à curta duração da bateria, que reduz muito o valor dos veículos usados.

Os veículos elétricos de longo alcance também podem ser usados ​​para táxis e cargas de longa distância que percorrem mais de um quilômetro.De acordo com as estatísticas, um caminhão pode viajar entre 160.000 e 240.000 quilômetros por ano.

Um relatório da Ping An Securities apontou que "1,6 milhão de quilômetros de baterias" podem ser usados ​​no Robotaxi da Tesla, um táxi não tripulado. Musk afirmou que a Tesla planeja produzir 1 milhão de Robotaxi até o final de 2020. Com base em um Robotaxi rodando 300 quilômetros por dia, a "bateria de 1,6 milhão de quilômetros" pode permitir que o Robotaxi dure 15 anos sem substituir a bateria.

Além disso, após o fim do ciclo de vida do veículo, a bateria pode ser reciclada para uso em modelos de baixo perfil, ou energia solar e outros campos que requerem armazenamento de energia, reduzindo ainda mais o custo de uso da bateria.

Além de formar uma equipe de pesquisa e desenvolvimento, a Tesla também adquiriu o fabricante de supercapacitores Maxwell e o fabricante de equipamentos de bateria de lítio Hibar no ano passado para melhorar seu processo de fabricação de baterias.

A Maxwell é o fabricante número um de supercapacitores do mundo, com duas tecnologias principais no campo de baterias: supercapacitores e tecnologia de eletrodo seco.

Semelhante aos telefones inteligentes, outra maneira de os veículos elétricos aliviarem a ansiedade da resistência é melhorar a eficiência de carregamento. Os supercapacitores podem melhorar a eficiência de carregamento rápido da bateria, atingindo 95% de sua capacidade nominal em 10 minutos, e têm um ciclo de vida mais longo.

Anteriormente, a Tesla alcançava um carregamento rápido principalmente atualizando as pilhas de carregamento. Entre elas, a super pilha de carregamento V3 lançada no ano passado suporta uma potência de carregamento máxima de 250 kW. Alguns modelos do Modelo 3 podem viajar 250 quilômetros em 15 minutos.

Além disso, a faixa de temperatura operacional dos supercapacitores é mais ampla e eles podem operar normalmente em um ambiente de -40 ℃ ～ + 70 ℃, o que pode aliviar o problema de atenuação da vida da bateria que os veículos elétricos costumam encontrar no inverno.

Quanto à tecnologia de eletrodo seco, a densidade de energia da bateria pode ser bastante aumentada. Atualmente, os eletrodos Maxwell podem atingir uma densidade de energia de mais de 300Wh / kg, que deve chegar a 385 Wh / kg este ano e 500Wh / kg após 2025.

Atualmente, a bateria de maior densidade de energia da Tesla é a célula de bateria Panasonic 2170 usada no Modelo 3, com densidade de energia de 260 wh / kg. Musk disse certa vez que quando a densidade de energia da bateria atingir 400Wh / kg, aeronaves elétricas comerciais se tornarão viáveis.

Tiger, um técnico que está envolvido na pesquisa e desenvolvimento de baterias há muitos anos, disse uma vez a Ai Faner que os gargalos técnicos das baterias nesta fase são principalmente densidade de energia, ciclo de vida e características de temperatura, o que faz com que os veículos elétricos enfrentem grandes problemas em termos de quilometragem, segurança e custo.

As tecnologias de bateria acima mencionadas resolveram os problemas de ansiedade e segurança por quilometragem até certo ponto, mas se o custo não puder ser reduzido ainda mais, ainda será difícil popularizar os veículos elétricos em grande escala.

Mas é nisso que Musk é bom. A SpaceX reduz muito os custos por meio da reciclagem de foguetes. Nos veículos elétricos Tesla, a nova tecnologia de bateria assumirá essa importante tarefa.

Musk quer fazer de um caminhão de combustível um cavalo caro

Em fevereiro de 2008, a Tesla entregou o primeiro Roadster de carro elétrico produzido em massa, usando baterias de óxido de lítio-cobalto 18.650 produzidas pela Panasonic. O custo da bateria é tão alto quanto $ 600-800 / kWh, que é 3-4 vezes o preço da gasolina. . O carro inteiro é vendido por 109.000 dólares americanos, o que está destinado a ser um brinquedo para os ricos.

Para reduzir o custo dos veículos elétricos, a chave é reduzir os custos da bateria, porque as baterias podem representar cerca de metade do custo dos veículos elétricos.

O Departamento de Energia dos EUA propôs certa vez posicionar a meta de custo da bateria em US $ 100 / kWh. Uma vez que esse nível seja alcançado, o preço dos veículos elétricos pode atingir o mesmo nível dos veículos a combustível.

De acordo com a mídia estrangeira Electrek, o projeto de bateria interna da Tesla, Roadrunne, visa a produção em massa de novas baterias com um custo de US $ 100 / kWh.

No entanto, há dez anos, o custo dos sistemas de bateria na indústria geralmente ultrapassava US $ 1.000 / kWh. Muitos especialistas em bateria acreditam que a meta de US $ 100 / kWh é improvável de ser alcançada, porque a eficiência da bateria está longe de aumentar a cada 18 meses no campo de chips atual. 1 vezes a Lei de Moore.

No entanto, um relatório da agência de investimento UBS mostra que o custo das baterias de lítio produzidas pela Panasonic e Tesla foi tão baixo quanto 111 dólares americanos / kWh, o que já é o primeiro na indústria de baterias, e está a apenas um passo da meta de 100 dólares americanos / kWh.

Por que o custo das baterias para veículos elétricos é tão alto? Grande parte do motivo vem do cobalto, matéria-prima da bateria. Na maioria dos veículos elétricos, incluindo o Tesla, o cobalto é uma importante matéria-prima da bateria, o que pode evitar o superaquecimento da bateria e prolongar sua vida útil.

O cobalto é um metal raro com reservas limitadas. As reservas comprovadas de cobalto do mundo são de cerca de 7 milhões de toneladas. Com base nas 140.000 toneladas extraídas no ano passado, o cobalto se esgotará em 50 anos, e o aumento no número de veículos elétricos continuará Avançaremos desta vez.

Além disso, mais da metade das reservas mundiais de cobalto estão concentradas no turbulento Congo, fazendo com que o preço do cobalto continue subindo, chegando a ultrapassar 660 mil yuans / ton em 2018, o que faz com que o custo das baterias permaneça alto.

Então, não podemos fazer baterias sem cobalto?

Claro, duas tecnologias de bateria foram verificadas, uma é uma bateria de lítio ternária contendo cobalto e a outra é uma bateria de fosfato de ferro-lítio sem cobalto.Esta última tem um custo mais baixo e uma vida mais longa.

De acordo com a Reuters, a Tesla está produzindo uma bateria de fosfato de ferro e lítio com a gigante doméstica da bateria Ningde Times. O custo da composição da bateria caiu para US $ 80 / KWh. O modelo doméstico 3 apareceu no novo catálogo de carros do Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação. versão.

O custo de usar baterias de fosfato de ferro-lítio para reduzir custos é a diminuição da densidade de energia, o que significa que a vida útil das baterias de fosfato de ferro-lítio é menor do que as baterias de lítio ternárias contendo cobalto com a mesma qualidade e não pode resolver os problemas de ansiedade por quilometragem e custo ao mesmo tempo.

Tomando a era Ningde como exemplo, a densidade de energia das baterias de fosfato de ferro-lítio pode chegar a 160 wh / kg por meio da tecnologia CTP. Esse já é o limite das baterias de fosfato de ferro-lítio atuais, mas não está a uma curta distância das baterias de lítio ternárias.

No entanto, "sem cobalto" é de fato a direção do desenvolvimento da bateria. Embora as baterias da Tesla ainda sejam inseparáveis ​​do cobalto, o conteúdo de cobalto das baterias em gerações sucessivas de produtos está diminuindo continuamente, e a Tesla também se concentra no dia da bateria de hoje. Uma bateria sem cobalto. .

Jeff Dahn, o cientista-chefe da Tesla, disse em uma entrevista que tudo o que eles fizeram visava a três objetivos: reduzir os custos da bateria, prolongar a vida da bateria e aumentar a densidade de energia .

Não é difícil alcançar um dos objetivos, mas alcançar esses três objetivos ao mesmo tempo pode ser considerado uma inovação revolucionária. Nos últimos 20 anos, não houve muito avanço na tecnologia de bateria disponível comercialmente, mas o aumento na demanda do mercado forçou a humanidade a encontrar melhores soluções de bateria o mais rápido possível. A revista Nature previu em 2018 que "estamos a apenas 10 anos da revolução da bateria de lítio. ano."

O Dia da Bateria Tesla de hoje pode ser considerado um passo importante na revolução da bateria de lítio. Para popularizar os veículos elétricos, reduzir custos é a única maneira, mas se eles não podem substituir as inovações em termos de vida útil e densidade de energia ao mesmo tempo, ainda não é fácil substituir os veículos a combustível.

Musk disse que espera que todos os veículos possam ser elétricos, exceto foguetes. Para realizar este sonho, devemos primeiro tornar os veículos elétricos tão competitivos quanto os veículos a gasolina e fazer os consumidores sentirem que os veículos a gasolina estão desatualizados, assim como o professor da Carnegie Mellon University Venkat Viswanathan disse :

Musk quer que você pense em um carro a gasolina como um cavalo caro.

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