4680 on tulossa

2020 Teslan akkupäivän julkaisu 4680 kennoa. Panasonic, LG, Samsung, EVA, Ningde Time ja muut akkuyritykset ovat investoineet tutkimukseen ja kehitykseen. 4680:sta odotetaan tulevan Teslan pääakkukenno, mikä edistää siihen liittyvän teollisuusketjun kehitystä. 4680 ottaa käyttöön uusia teknologioita, kuten suuri sylinterimäinen, täysi napainen korvake, kuiva elektrodi jne., mikä parantaa merkittävästi energiaa (5 kertaa enemmän kuin 2170 akkua) ja tehoa (6 kertaa enemmän kuin 2170 akkua). Lisäksi se alentaa akun kustannuksia (14% verrattuna 2170-akkuun), optimoi lämmönpoistokyvyn, tuotannon tehokkuuden, latausnopeuden, energiatiheyden, syklin suorituskyvyn jne.

Täysi korvake vähentää merkittävästi sisäistä vastusta, parantaa tehoa, turvallisuutta, nopeaa lataustehoa ja kaksinkertaistaa vaaditun laserleikkausprosessin. Perinteisissä akuissa on vain kaksi korvaketta, yksi plusnapaa ja toinen negatiivista napaa varten. 4680-akuissa on täydet korvakkeet (korvakkeet leikattu suoraan positiivisesta/negatiivisesta navasta), mikä lisää huomattavasti virrankulkua ja lyhentää korvakkeiden väliä. Tämä vähentää merkittävästi sisäistä vastusta ja lisää kertoimen tyyppiä. Koska korvakkeiden lukumäärä on paljon suurempi kuin perinteisissä malleissa, tarvitaan enemmän laserleikkausprosesseja.

4680:n edut:

Suurella 4680-sylinterillä on parempi sopeutumiskyky korkean nikkelin kanssa, mikä stimuloi runsaasti nikkeliä sisältävän teollisuusketjun kehitystä. Litiumrautamateriaalilla on alhaisempi hinta ja korkeampi turvallisuustehokkuus, mikä puristaa jatkuvasti kolmen komponentin markkinaosuutta. Suurilla lieriömäisillä kennoilla on parempi sopeutumiskyky korkean nikkelin kanssa, ja Tesla käyttää runsaasti nikkeliä sisältävää NCM811-katodimateriaalia, mikä auttaa lisäämään korkean nikkelin markkinaosuutta.

4680 iso sylinterimäinen ja piikatodi parempi sopeutuvuus: piikatodin teoreettinen maksimi akun kapasiteetti jopa 4200Wh/kg, paljon korkeampi kuin grafiitti 372Wh/kg. teslan ensimmäisen sukupolven 4680-kennot eivät käytä piikatodia, koska teslan ensimmäinen hyökkäys akkukennojen alalle, ei käytä kovin radikaalia suunnittelua.

1. sylinterimäisen akun kehityshistorian katsaus

Sony:varhaisin keksijä vetäytyi lopulta alalta. Vuonna 1992 keksittiin litiumioniakut, kun ne otettiin käyttöön erittäin korkealla energiatiheydellä, murskattiin perinteiset nikkelimetallihydridiakut. 1994 Sonysta tuli suurin kannettavien tietokoneiden valmistaja Dellin akkujen toimittaja. 2006 kokouksessa Dellin kannettavan tietokoneen palo, Sony muistutti 10 miljoonaa akkua. Ja sitten Etelä-Korean ja Kiinan akkuvalmistajien nousu, Sony on syvällä tappiosuossa. 2016 myi litiumliiketoiminnan.

Panasonic:molemminpuolinen saavutus Teslan kanssa. 1994 litiumioniakkujen tutkimus ja kehitys, 1997 Toyota Prius Panasonicin lieriömäisellä 18650 akulla, 2008 Sanyo Electricin hankinta ja Tesla Roasder. 2010 tehoparistojen ja Teslan osakkeiden muutos, 2014 Yhdysvaltain tehdas ja Teslan keskinäinen saavutus.

LG:Teslalla on korkea hetki. 1999, 18650 akun massatuotanto, mutta vasta vuonna 2019 päästään Teslan toimitusketjuun.

SDI:iso yritys, jolla on pieni yritys. 1999, suurin kapasiteetti 1,8 Ah akku massatuotantoteollisuudessa, oli kerran hallitsevassa asemassa kannettavien markkinoilla, mutta on epäröinyt tehoakun suhteen.

2. neliön akun kehityshistorian tarkastelu

SDI:entinen johtava nelikulmainen akku. 1999 kehitetty neliön teho akku, vuonna 2009 tuli BMW teho akkujen toimittaja, vuonna 2016, koska Kiinan valkoisen listan politiikkaa, kääntyi Euroopan layout, litiumakku liiketoiminnan yhtiön liikevaihto oli suhteellisen alhainen.

CATL:tukipolitiikan suurin edunsaaja, biljoonan johtajan nousu. 2011 yhteistyö BMW:n kanssa, riippumaton tehoakkuihin erikoistumisesta. Vuonna 2014 tukipolitiikan johdosta toimitukset lisääntyivät jyrkästi, vuonna 2014 suuntautui korkean energiatiheyden kolmikomponenttisten materiaalien tutkimukseen ja kehittämiseen. 2016 valkoisen listan politiikka sekä tukipolitiikka yleensä korkean energiatiheyden materiaalit, lähetykset läpimurto.

BYD:Yritys perustettiin vuonna 1995, neljänneksi suurin maailmanlaajuisesti toimitettu matkapuhelinakku vuonna 1997, aloitti autoteollisuudessa vuonna 2003, kehitti F3e-puhdassähköauton vuonna 2006, massatuotettu puhdassähköbussi vuonna 2009, massatuotettu puhdassähköinen henkilöauto e6 vuonna 2010 hyötyi tukipolitiikasta ja nousi johtavaksi Kiinassa. Vuoden 2016 tukipolitiikka koskee kolmikomponenttisia materiaaleja, eikä BYD toimita paristoja. Vuonna 2016 tukipolitiikka suosii kolmikomponenttisia materiaaleja, eikä BYD toimita akkuja, joten toimitusmäärät ovat laskussa, ja vuonna 2020 markkinoille tulee teräakkuja ja DMI-malleja ja markkinaosuus jatkaa nousuaan.

3. soft pack akun kehityshistorian tarkastelu

AESC:varhainen kuningas. perustettu vuonna 2007 keskittyen litiummanganaattiteknologian reittiin. 2010 varustettuna AESC:n klassisilla Nissan Leaf -markkinoilla, mikä loi 9-vuoden laadukkaan tarinan nollasta akkuturvallisuusonnettomuudesta. 2017 litiummanganaatin vuoksi etu ei ole enää, AESC ei ole enää Visionin vuonna 2019 hankkiman Leafin yksinoikeustoimittaja.

LG:soft pack akkusarjan mestari. LG tuli akkumarkkinoille vuonna 2009 vuosia kestäneen matkapuhelinakkujen sateen jälkeen. Ensimmäinen Hyundai-hybridimalli, 2010, joka tukee Chevrolet Volt-, 2017 Chevrolet Volt and Bolt -mallia, myynti ylitti 50,000 yksikköä vuonna 2018, ja VW:n yhteistyö MEB-, LG soft pack -akun kehittämiseksi saavutti kukoistusaikansa. 2021 Hyundai ja GM vetivät takaisin akun turvallisuusongelmien vuoksi, VW akkupäivä ilmoitti neliömäisten standardikennojen valinnasta, pehmeän akun akku kärsi takaiskusta.

Teknisen reitin arviointia tulee arvioida järjestelmän/koko ajoneuvon näkökulmasta, eikä yksittäisten solujen etuja ja haittoja voida ekstrapoloida järjestelmään.Solun korkea energiatiheys ei ole sama kuin järjestelmän korkea energiatiheys.Pehmeiden akkujen energiatiheys on korkea, mutta soft pack -akkujen rakenneosien paino järjestelmätasolla on paljon suurempi kuin kovakuoristen akkujen, joten ero energiatiheydessä järjestelmätasolla ei ole merkittävä.Hyvä kennojen turvallisuus ei ole sama asia kuin hyvä akkujärjestelmän turvallisuus.Lämmönpoistoreitti, kiinnitystila ja akun kennojen suurjänniteliitäntä vaikuttavat lämpösuojausvaikutukseen. Pehmeäpakkaisilla akuilla on parempi turvallisuuskyky kuin kovakuorisilla akuilla kennotasolla, mutta järjestelmätason suojaus on myös erittäin vaikeaa ja kallista, eikä siitä ole kokonaisuutena merkittävää etua.

Sylinterimäisen akun valmistusprosessi on yksinkertaisin ja tehokkain kolmesta pakkausmenetelmästä. Tärkeimpiä tuotantoprosesseja ovat: annostelu, pinnoitus, laminointi, stanssaus, käämitys, hitsaus ja muut prosessit.

Vaikeudet 4680 all-ear solun tuotantoprosessissa ovat:

• Leikkaaminen: Kun täyskorvakenno on päällystetty pylväillä, keräysnesteen reunaan varataan tyhjä folioalue. Telapuristuksen ja -leikkauksen jälkeen tyhjä folioalue keräimen reunassa leikataan useiksi korvakkeiksi ja kääritään sitten. Laserleikatuilla pylväskorvakkeilla on seuraavat ongelmat: (i) napakappaleella on taipumus täristä leikattaessa; ii) ongelma, että romua ei voida poistaa tehokkaasti leikkaamisen jälkeen; ja (iii) puristusleikkausten pituus ja lukumäärä ovat paljon suurempia kuin tavanomaisten napakorvakkeiden.

• Vaivaaminen: 4680 sylinterimäisen akun valmistusprosessissa akun ytimen koko korvake on vaivattava ja hitsattava sitten napalevyllä sen jälkeen, kun akun ytimen osa on tasainen. Vaivausprosessissa on paljon vaikeuksia: ① kun vaivausnopeus on liian nopea, napakappale kääntyy ulos ② kun vaivausnopeus on liian hidas, tuotannon tehokkuus on alhainen ③ kun vaivausaste tuottaa enemmän metallilastuja, johtaa sisäiseen oikosulkuun ④ jännitteisen materiaalin irtoaminen ja muita ongelmia ⑤ kitka synnyttää paljon pölyä ⑥ tuottaa ulokkeen taitoksia.

• Hitsaus: 4680 akkukorvakehitsaus korvakkeiden lukumäärän kasvun vuoksi lisää hitsausmäärää. Sydänhitsauksen puolivälissä tapahtuva prosessi sisältää yleensä korvahitsauksen (mukaan lukien esihitsaus), pylväshihnan pistehitsauksen, ytimen esihitsauksen vaippaan, vaipan yläkannen tiivistyshitsauksen, nesteen ruiskutusaukon tiivistyshitsauksen, jne. Hitsauksen ympärysmitta ja aika kasvavat, täyden napakorvan ja keräimen nesteen tyhjä tila on rajallinen, esiintyy lämpökertymävaikutus, joka vaikuttaa sakeuteen, ja hitsausprosessi on altis lämmön kertymiselle.

• Leikkaaminen: Leikkauskoneen kautta jyrsityt pylväsrullat leikataan solutuotannon leveyteen todellisen kysynnän mukaan. 4680 solut muodostetaan leikkaamalla korvakkeet suoraan tyhjälle kalvolle, mikä asettaa korkeammat vaatimukset laserleikkauksen tarkkuudelle, nopeudelle ja laadulle nopeille tuotantolaitteille.

  
  

4680 all-ear -akun osaratkaisu:

• Meistileikkaus: positiivisten ja negatiivisten täyden korvakkeiden stanssaus useiksi suunnikaskorvakemonoliitteiksi, jotka eivät ainoastaan ​​voi estää korvakkeen kääntymistä ulos vaivausprosessin aikana, vaan ne eivät myöskään naarmuta akkukuoren sisäseinää, kun ne kootaan akun kuoren kanssa. ja voi vähentää metallilastujen muodostumista oikosulun välttämiseksi; Samanaikaisesti tämä suunnikasrakenne voi tehokkaasti vähentää telan painetta vaivaamisen aikana, jolloin vältetään aktiivisen materiaalin irtoaminen ja parannetaan huomattavasti tuottonopeutta.

• Vaivaaminen: Vaivausprosessi vaihtelee suuresti valmistajasta toiseen, ja patentti CN11356039A osoittaa, että vaivausholkki kiinnitetään täyden napakorvan ulkoholkkiin. Tasoituspää lähestyy tasoitusholkkia pyöriessään, ja kun se on koskettanut tasoitusholkkia, se pyörii suoraan tasoitusholkin päällä ja ohjaa tasoitusholkin elastista muodonmuutosta siirtääkseen pyörimisvoiman täyteen korvakkeeseen litistyksen loppuunsaattamiseksi; koska litistyspää ei enää kosketa täyttä korvaketta, se voi tehokkaasti estää koko korvakkeen osittaisen murskaantumisen, mikä eliminoi vaikutuksen tuotteen laatuun ja parantaa paremmin tuottoprosenttia. Patentti osoittaa, että: ultraäänivaivaus esikäsittelee ytimen päätypinnan ultraääniaaloilla ja suorittaa sitten mekaanisen vaivaamisen. Ultraäänivaivaus sisältää ultraäänivaivauspään, joka on asetettu sydämen molempiin päihin, ja ultraäänivaivauspäässä on ura, ja ytimen kaksi päätä työnnetään vastaavan ultraäänivaivauspään uraan. Ydin kuljetetaan ultraäänivaivausyksikköön, ja ultraäänivaivauspää tärisee ja vaivaa ytimen kahta päätä litistävän vaikutuksen saavuttamiseksi ja ytimen päiden tiiviyden parantamiseksi valmistautuessaan myöhempään mekaaniseen vaivaamiseen. Mekaaninen vaivauspää on keraaminen vaivauspää. Mekaaninen vaivauspää pyörii ja puristaa ydintä litistääkseen sen. Patentissa CN213878154U valitaan eristemateriaalin levittäminen reuna-aihioon pinnoituksen jälkeen, ja eristemateriaali on samalla tasolla aktiivisen materiaalin kanssa, joten kokooja muodostaa käämityksen jälkeen täydellisen tason ilman vaivaamista.

• Hitsaus: Napakorvahitsaus suoritetaan tällä hetkellä yleensä laserilla. Hitsausnopeuden, hitsaussyvyyden, hitsausleveyden ja muiden etujen tarkka säätö eri materiaalien ja tuotteiden hitsaukseen sopeutumiseksi, jotta saavutetaan tarkka hitsaus, luotettavampi laatu ja siisti ulkonäkö.

Yllä olevien ongelmien odotetaan helpottavan, uskomme, että 4680 nopeuttaa sarakkeen osuuden kasvua:

1) Laadukkaan tarjonnan lisääminen: valkoisen listan vapauttaminen, biljoona johtava markkinoille tulo. 21. kesäkuuta 2019 "autojen tehoakkuteollisuuden spesifikaatioehdot" kumottiin virallisesti, mikä tarkoittaa, että Kiinan akkumarkkinat ovat virallisesti avoinna ulkomaisille akkuyrityksille, LG, Panasonic jne. voivat tarjota laadukkaita sylinterimäisiä akkuja Kiinan markkinoille. Kotimainen Ningde Time ja YIWI Li-energy ovat jo investoineet 4680 sylinterimäisen akun tutkimukseen ja kehittämiseen, ja yrityksiä, jotka ovat julkisesti ilmaisseet sitoutumisensa 4680 akun tutkimukseen ja kehittämiseen ovat: Tesla, LG, Samsung, SDI, CATL, YIWI Li-energy jne.

2) Pienempi akkumäärä, pienempi integrointivaikeus: Tesla käyttää nyt 4416 21700 akkua ja käyttää 960 4680 akkua tulevaisuudessa, joten järjestelmän integroinnin kynnys pienenee huomattavasti.

3) Lisääntynyt kapasiteetti ja pienempi kustannusero: 4680 sylinterimäisen akun kapasiteetti on 5 kertaa suurempi kuin 21700 akun, yhdistettynä korkeaan tuotantotehokkuuteen ja sylinterimäisten paristojen korkeaan tuottoon, katodimateriaalin korkeampaan nikkelipitoisuuteen ja enemmän piikatodeja, hinta 4680 akun ja neliömäisen akun välinen ero pienenee.

4) BMW siirtyy ensimmäisenä sylinterimäisiin akkuihin: BMW Gen6:n akkujärjestelmässä käytetään sylinterimäisiä kennoja. CATL:n porarina BMW oli päättäväisesti valinnut nelikulmaisen akkuteknologian reitin, ja nyt se ottaa johtoaseman siirtyessään sylinterimäiseen akkuteknologiaan, jolla on varmasti syvällinen vaikutus muihin autoyhtiöihin.