Straipsniai

2022-06-05

O čia tai pragmatizmas! Atskleista paslaptis, kokias baterijas „Tesla“ naudoja savo elektromobiliams

Bendrovė elementų formato, katodų chemijos ir tiekėjų atžvilgiu turi gana įvairią strategiją. „Tesla“ yra didžiausia pasaulyje elektromobilių gamintoja ir daugeliui kyla klausimas, kokius akumuliatorius naudoja įmonė. Ar yra slaptas akumuliatoriaus tipas, leidžiantis pasiekti sėkmę?

Na, o jei pažiūrėtume į beveik 20 „Teslos“ veiklos metų, atrodo, kad paslaptis slypi ne konkrečioje baterijoje, o požiūryje – jis labai pragmatiškas, lankstus, orientuotas į nuolatinę evoliuciją, prisitaikymą, ir galimybių paiešką.

Kai bendrovė pradėjo savo kelionę su originaliu „Tesla Roadster“, nebuvo daug ličio jonų akumuliatorių, iš kurių būtų galima rinktis. „Tesla“ tiesiog nusprendė naudoti 18650 tipo (neseniai vadintas 1865) cilindrines baterijas, kurios buvo bendros paskirties (šiek tiek pritaikytas elektromobiliams).

TOLIAUSIAI NUVAŽIUOJANTYS ELEKTROMOBILIAI

Jas buvo sunku naudoti dėl didelio skaičiaus mažų elementų (mažos talpos) baterijos bloke (keli tūkstančiai), tačiau jų galėjo įsigyti vienodos kokybės ir didelio tūrio. Turėdama puikią elektros ir šilumos valdymo (aušinimo skysčiu) inžineriją, „Tesla“ nuėjo pragmatišku keliu (kai kurios kitos įmonės tuo metu pradėjo naudoti naujus maišelius arba prizminių elementų tipus).

1865 tipo elementai buvo naudojami „Roadster“ ir „Model S / Model X“ (įskaitant ir atnaujintus). Pagrindinis šių elementų tiekėjas „Teslai“ yra „Panasonic“ (Japonija).

Vėliau „Tesla“ suprato, kad geriau būtų turėti didesnį akumuliatoriaus elementą (didesnė talpa ir mažesnis elementų skaičius), optimizuotą elektromobiliams. Taip į rinką pateko 2170 tipo cilindrinis elementas, skirtas „Tesla Model 3 / Tesla Model Y“, taip pat ir kaip energijos kaupimo produktas.

Iš pradžių „Panasonic“ gamino 2170 tipo elementus „Tesla Gigafactory 1“ gamykloje Nevadoje (šiuo metu maždaug 38–39 GWh per metus). Pastaraisiais metais „LG Chem“ „LG Energy Solution“ taip pat tapo tokių elementų tiekėja „Teslai“ – gamina juos Kinijoje, daugiausia „Tesla Giga“ Šanchajaus gamyklai.

Šiais metais į rinką atėjo naujausias ir kol kas didžiausias cilindrinių elementų formatas – tai 4680 tipo. Elementas fiziškai yra 5 kartus didesnis nei 2170 tipo, todėl galima toliau optimizuoti sistemą ir įdiegti kai kurias naujas technologijas. Tačiau dėl dydžio ir naujų sprendimų atsirado nauji gamybos iššūkiai. Štai kodėl „Tesla“ pradėjo jo konstravimą ir gamybą savo įmonėse Kalifornijoje ir Teksase, ir skatina tiekėjus, įskaitant „Panasonic“, paspartinti savo pastangas.

Yra trys cilindrinių elementų tipai, kuriuos „Tesla“ naudoja savo elektromobiliuose, tačiau yra ketvirtasis – prizminis, skirtas LFP akumuliatoriams, tiekiamas CATL. 2022 m. I ketvirčio duomenimis, beveik pusė visų „Tesla“ automobilių buvo aprūpinti prizminiais LFP akumuliatoriais. Tai dar vienas aiškus pragmatiško prisitaikymo prie rinkos paklausos pavyzdys, nes prizminiai LFP akumuliatoriai yra pigesnių pradinio lygio „Tesla“ modelių pagrindas.

Tesla baterijų elementų tipai:

1865 tipo (18 mm skersmens ir 65 mm aukščio). Naudojimas: „Roadster“ (originalus), „Model S“, „Model X“.
2170 tipo (21 mm skersmens ir 70 mm aukščio). Naudojimas: „Model 3“, „Model Y“.
4680 tipo (46 mm skersmens ir 80 mm aukščio). Naudojimas: „Model Y“ iš Teksaso (ateityje taip pat „Model Y“ iš Vokietijos ir nauji modeliai).
Prizminis. Naudojimas: pradinio lygio „Model 3“ ir „Model Y“.

Visi „Tesla“ galios akumuliatoriai yra ličio jonų akumuliatoriai, tačiau jie nėra vienodi. Yra keletas pagrindinių katodų cheminių medžiagų, kurių kiekviena, bėgant metams, vystoma.

Trys pagrindiniai katodų tipai Tesla EV:

nikelis-kobaltas-aliuminis (NCA)
nikelis-kobaltas-manganas (NCM)
ličio geležies fosfatas (LFP)

Pirmieji du – NCA ir NCM – turi didelį energijos tankį, todėl juos galima naudoti ilgo nuotolio „Tesla“ automobilių versijose. Šie du tipai buvo naudojami cilindriniuose elementuose (NCA 1865 ir 2170 „Panasonic”, NCM 2170 iš „LGES“).

LFP yra mažiau energijos sunaudojantis tipas. Jame nėra nikelio ar kobalto, todėl jis pigesnis. Tai puikiai tinka pradinio lygio modeliams ir energijos kaupimo sistemoms. „Tesla“ naudoja prizminius LFP elementus iš CATL.

Neseniai paskelbtoje 2021 m. ataskaitoje „Tesla“ paaiškina, kad ji ir toliau plėtos įvairiapusę katodų strategiją, skirtą LFP, kuriuose yra daug nikelio ir mangano, siekdama pritaikyti įvairius transporto priemonių ir energijos kaupimo produktų rinkos segmentus ir suteikti lankstumo ateityje, pagrįstą žaliavų prieinamumu ir kainodara“.

„Tesla“ bando padidinti nikelio kiekį ir sumažinti kobalto kiekį NCA ir NCM baterijose, o tai sumažintų išlaidas ir pagerintų energijos tankį (ir diapazoną). Tačiau pašalinti kobaltą nėra lengva, nes jis svarbus akumuliatoriaus saugai ir ilgaamžiškumui.

Bendrovė taip pat pažymi, kad ateinančiais metais jos absoliutus kobalto poreikis didės, nes prognozuojama, kad baterijų ir transporto priemonių gamybos augimas viršys bendrą kobalto kiekio mažinimo tempą elementuose.

Katodas nėra vienintelis baterijos elementas ir nuolat tobulinami visi elementai, įskaitant anodą (silicio ir grafito turinį) ir elektrolitą.

Galiausiai akumuliatorių tiekėjai. Iš pradžių ir ilgą laiką pagrindinis „Tesla“ akumuliatorių tiekėjas buvo „Panasonic“ – 1865 ir 2170 tipo elementai su NCA chemijos rūšis. Tačiau vėliau prie jo prisijungė „LG Energy Solution“ (2170 tipo elementai su NCM chemijos rūšimi) ir CATL (prizminė, LFP tipo chemija).

Be to, „Tesla“ pradėjo savo baterijų gamybą – 4680 tipo elementą su neatskleista chemine struktūra (bet greičiausiai didelio energijos tankio). Sausio mėnesį Kalifornijoje buvo pagaminta milijoninis „Teslos“ elementas (elektromobiliui gali prireikti iki maždaug 1000 tokių elementų).

Kaip matome, akumuliatoriaus pasitinkimo tema tapo gana sudėtinga. Panašu, kad „Tesla“ žengia į priekį su naujomis baterijų rūšimis, tačiau kol kas neatsisako nuo ankstesnių (iš dalies dėl baterijų gamybos pajėgumų trūkumo ir papildomų išlaidų perprojektuojant gaminius naujiems elementams).

Tik laikas parodys, kiek sėkminga bus naujausia 4680 tipo baterijų šaka.