Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Массовые гарантийные случаи по замене батареи Тесла в первых электромобилях 2015-го года выпуска ожидаются к 2023-му году (подходят к концу 8 лет гарантии).

Будем честными, нам не удалось найти официальную статистику. Есть только личный субъективный опыт владельцев по уже заменённым в рамках гарантии или из-за ДТП батареям. Это обычные люди в США и Европе, блогеры и журналисты. Благо все эти рассказы подкрепляются зафиксированными документами по сервису — они исправно публикуются в Сети.

Предлагаем начать с отзыва одного из владельцев автомобиля Tesla, чтобы дать ясность, почему этот вопрос очень важен.

«В прошлом году мы сбили мусор на трассе, в результате чего пострадала батарея. Когда обратились к официальному дилеру, нам посчитали стоимость ремонта в 16 000 долларов. Это гораздо больше, чем $100 за кВт•ч, которые нам обещал Илон Маск».

PS: Стюарт сообщил, что в чек ему ещё и стоимость доставки включили (около $2000). Итоговая замены батареи Тесла в данном случае вышла в $18000 США.

На самом деле Илон Маск не обещал стоимость $100 за кВт•ч, а назвал диапазон цен, который «будет ниже, чем у конкурентов» — от $120 до $190 за кВт•ч. Так что итоговая стоимость в $16000 за аккумулятор 85 кВт•ч для США вполне оправдана с учётом работ и даже с дополнительной оплатой доставки.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Когда требуется замена батареи в Тесла?

В целом электромобили Tesla «ходят» до 300 000 км с потерей ёмкости в районе 20% от изначальной (конкретный пример смотрите далее в статье). Сейчас же есть некоторые нюансы, о которых нужно сказать отдельно.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Многие автолюбители по привычке считают, что интервалы обслуживания машины Tesla следует считать в тысячах километров — то есть в пробеге. Это неправильно в отношении электромобилей.

Основной ресурс аккумулятора электромобиля измеряется от момента его производства до износа в 20% — диапазон по времени зависит от непосредственно деградации с годами (окислительно-восстановительных реакций) и интенсивности эксплуатации.

Истинный срок службы во многом зависит от качества обслуживания (например, его не сажают в ноль). Для батареи электромобилей обычно устанавливается гарантийный срок, а не пробег. Например, гарантия Tesla на аккумулятор составляет 8 лет.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Большинству покупателей кажется это достаточно большим сроком. Но в действительности это маркетинговая ширма, за которой прячется довольно горькая правда.

По гарантии аккумулятор Tesla заменят бесплатно только если от его изначальной ёмкости осталось не более 70%. Например, в Neovolt мы тоже меняем аккумуляторы, если остаток от изначальной ёмкости меньше 70%.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

«За 5 месяцев после покупки авто ёмкость аккумулятора снизилась с 90 кВт•ч до 72 кВт•ч. Я считаю это заметным снижением».

«Но техники Tesla продиагностировали батарею и вынесли вердикт, что «это нормально».

«Мой полный диапазон заряда составляет 200-210 миль, а не 280 миль, которые заявлены официально. Часть этой потери диапазона связана с нереалистичными предположениями о низком энергопотреблении на милю. А часть связана с ухудшением качества батареи».

«Каждый владелец, который сообщает о минимальной потере отображаемого диапазона в качестве доказательства минимального ухудшения ёмкости батареи, предполагает, что у автомобилей отображается дальность действия. Это факт. Например, моя машина со значительно ухудшенным аккумулятором всё ещё показывает полный диапазон зарядки, как если бы она была новой».

«Сомневаюсь, что моя машина единственная с таким просчетом. Наконец, Tesla не заменяет батареи со значительной деградацией.

Большинство (или многие) Tesla-владельцы располагают аккумулятором, который хорошо работает и служит долго.

Но батареи, которые не очень хорошо работают, часто не распознаются и о них не сообщают. И Tesla не собирается их заменять».

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Общий пробег этого автомобиля уже более 400 000 миль (643 737 км) — сейчас у него самый высокий показатель в мире.

«Tesloop понесла совокупную стоимость обслуживания примерно в $19 000 или около $0,05/милю. Эта стоимость включает $6700 на общий ремонт автомобиля и $12 200 на регулярное плановое техническое обслуживание. Полная информация о сервисе Model S доступна здесь».

«Отчёт включает в себя сметные расходы на обслуживание в сравнении с Lincoln Town Car вместо Class S и Mercedes GL вместо Model X».

«По оценкам Tesloop, совокупные затраты на обслуживание Lincoln Town Car и Mercedes GL составляют около 88 500 долларов ($0,22/милю) и $98 900 ($0,25/милю) соответственно — при том же пробеге более 400 000 миль».

Нам было интересно узнать, как же так аккумулятор продержался всё это время. К сожалению, владельцы в действительности столкнулись с заменой батареи в Тесла. Причём дважды за 400 000 миль пробега автомобиля.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

По каким причинам нужно делать в Tesla замену батареи?

Разберём на примере проекта Tesloop. Они дважды сталкивались с этой процедурой на протяжении 400 000 миль пробега.

1. Причина первой замены

Запись из сервиса: 194 000 миль, потеря ёмкости ~6%, дисбаланс.

«Обнаружен внутренний дисбаланс в аккумуляторной батарее из-за постоянной дозарядки на 100% от низкого уровня заряда, близкого к 0%, без каких-либо периодов отдыха между ними. Высоковольтная батарея рекомендована к замене.

Также рекомендуем, чтобы клиент не использовал суперзарядку на регулярной основе и не заполнял батарею на 100% регулярно.

Мы также рекомендуем клиенту использовать программу запланированной зарядки, чтобы начинать её через 3 часа после окончания поездки при низком уровне батареи».

2. Причина второй замены

Запись из сервиса: 324 000 миль, потеря ёмкости ~22%, проблемы в работе.

«Диагностика показала, что высоковольтная аккумуляторная батарея не работает должным образом. Сняли и заменили аккумуляторную батарею высокого напряжения на новую 90 кВт•ч. Установили обновлённую прошивку, чтобы обеспечить правильную связь. После завершения работы была проведена функциональная проверка, чтобы подтвердить устранение проблемы.».

На 400 000 милях оценка износа аккумулятора составляет ~10%.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

***

Компания Tesla ведёт разработки по систематизации и унификации технологии замены аккумуляторов в течение 90 секунд. С этой технологией ни у кого из владельцев не возникнет с этим сложностей. Процедура будет максимально доступной для всех владельцев.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

В России всё больше владельцев новых автомобилей Tesla, некоторые из них снимают видео об эксплуатации. Расскажите в комментарии о своих наблюдениях или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Миллион миль на одной батарее. Новый патент Tesla

Спрос на электромобили растет, и эта тенденция поддерживается решениями, принятыми как автомобильной промышленностью, так и политиками, особенно в Европе и Китае. Это стало возможным благодаря увеличению производства батарей и последующему падению на них цен — до 70 процентов за последние два года.

Батарея, которая обеспечивает пробег электроавтомобиля в миллион миль без замены батареи – вот главная идея недавно опубликованного патент от Tesla. Предложено использовать многочисленные электролитные добавки для увеличения долговечности и производительности литий-ионных элементов. Удобство, производительность и долговечность — три вещи, на которые нацелены продукты Tesla.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

За электромобилями – будущее. Спрос на них растет, и эта тенденция поддерживается решениями, принятыми как автомобильной промышленностью, так и политиками.

Количество электроавтомобилей стремительно увеличиваетя, поскольку с одной стороны, автопроизводители, такие как Toyota, BMW и Volkswagen, революционизируют свой парк, постепенно внедряя гибридные и полностью электрические транспортные средства.

С другой стороны, государства проводят агрессивные стратегии по декарбонизации транспортного сектора.

Например, к 2025 году Китай установил целевой показатель в 7 миллионов электромобилей, Европейская комиссия недавно предложила законодательный пакет, поощряющий использование электромобилей, а такие государства-члены, как Франция и Великобритания, объявили об окончании продажи бензина для автомобилей к 2040 году.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Электромоторы превосходят ДВС практически по всем техническим показателям, да к тому же намного дешевле и надежнее. У ДВС есть существенный недостаток: он выдает достаточный крутящий момент лишь в узком диапазоне скоростей.

Li-Ion на сегодняшней день, является доминирующей технологией для батарей, и, вероятно, так будет и в ближайшем будущем. Это связано с хорошими характеристиками батареи (особенно высокой плотностью энергии), а также уровнем технологического развития и эффектом масштаба, что делает его гораздо более конкурентоспособным, чем альтернативные технологии.

Читайте также:  Датчик детонации ваз, приора, калина, нива: неисправности, замена, расположение

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Аккумуляторные батареи Tesla, как  и других производителей электромобилей состоят из блоков маленьких литий-ионных аккумуляторов.

При создании новых моделей электромобилей Tesla особое внимание уделяет совершенствованию известных и разработке перспективных аккумуляторных батарей.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Литий-ионный аккумулятор состоит из нескольких слоев с различным химическим составом. В таких элементах используется металл с наибольшей способностью отдавать электроны – литий. У лития всего один электрон на внешней орбите, и он постоянно стремится его «потерять».

Из-за этого литий считается чрезвычайно химически активным металлом. Он реагирует даже с водой и воздухом. Но активен только чистый литий, а вот его оксид, напротив, очень стабилен. Это свойство лития как раз используется при создании литий-ионных аккумуляторов.

Новый патент Tesla

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Tesla представила патент на «Диоксазолоны и нитрильные сульфиты в качестве электролитных добавок для литий-ионных аккумуляторов». Патент направлен на улучшение систем аккумуляторных батарей компании путем корректировки химического состава элементов.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи В основе работы литий-ионного аккумулятора лежит, так называемый, электрохимический потенциал. Суть его в том, что металлы стремятся «отдавать» свои электроны. Как видно на рисунке ниже, наибольшая способность к отдаче электронов – у лития, а наименьшая – у фтора. Если такой атом отдает свой электрон, то он становится положительным ионом.

«Для дальнейшего прогресса в применении электромобилей и систем хранения энергии от сети желательно разработать химию литий-ионных элементов, которая обеспечивает более длительный срок службы при высоких температурах и высоких напряжениях элементов без значительного увеличения стоимости», — говорится в новой заявке на патент Tesla. Компания утверждает, что ни один из существующих патентов или исследований не соответствует системе с двумя добавками, которую она хочет запатентовать. Тесла также заявляет, что описываемая технология может быть распространена не только на литий-ионные аккумуляторы.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

В патенте утверждается, что добавление электролитных добавок, таких как литиевая соль, может значительно улучшить долговечность и производительность аккумуляторных систем в сочетании с неводным раствором. Неводный раствор не включает воду в качестве растворителя, а использует иную жидкость.

Для дальнейшего прогресса в применении электромобилей и систем хранения энергии в сети желательно разработать химию на литиево-ионных элементах с более длительным сроком службы при высоких температурах и высоких напряжениях элемента, без значительного увеличения стоимости.

Введение электролитных добавок порядка нескольких массовых процентов является практическим способом формирования защитных межфазных слоев твердого электролита (SEI), которые ограничивают разложение электролита во время хранения и эксплуатации элемента.

В последние годы значительные усилия позволили получить большое количество таких добавок, которые можно использовать для улучшения характеристик для различных применений.

Примерами являются виниленкарбонат (VC), фторэтиленкарбонат (FEC), пропен-1,3-султон (PES), этиленсульфат (1,3,2-диоксатиолан-2, 2-диоксид, DTD) и дифторфосфат лития (LFO)

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Литий-ионные элементы при работе выделяют много тепла. При этом высокая температура снижает срок службы и эффективность самих элементов.

Для контроля температуры, а также их уровня заряда, защиты от перезаряда и общего состояния элементов питания, служит специальная система управления батареями (Battery management system, сокращенно BMS).

В батареях Tesla используется спиртовая система охлаждения. BMS регулирует скорость движения спирта в системе, поддерживая оптимальную температуру батарей.

Идея состоит в том, что Тесла экспериментирует с комбинациями двух известных добавок в десятках комбинаций процентов, чтобы найти высокоэффективные формулы с двумя добавками.

Патент сфокусирован на диоксазолонах и нитрильных сульфитах, но в заявке указывается, что мало что известно о том, как эти и другие добавки работают вместе и в определенных типах литий-ионных батарей.

«В некоторых случаях идентичность некоторых систем основана на пробах и ошибках и не может быть предсказана заранее», — говорится в патенте.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Блоки батареи Tesla. В роли положительного электрода служит графит, а отрицательного — никель, кобальт и оксид алюминия. Указанный объем электрического напряжения в капсуле составляет 3,6В.

Самый мощный из имеющихся аккумуляторов (его объем составляет 85 кВт*ч) состоит из 7104 подобных батарей. И весит он порядка 540 кг, а его параметры равны 210 см в длину, 150 см в ширину и 15 см в толщину.

Количество энергии, вырабатываемой всего одним блоком из 16, равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от портативных компьютеров.

Патент подробно описывает выбор добавок-кандидатов из одной из трех групп на основе химического состава и смешивание их в различных процентах от 0,01 до 2,0%. Не ясно, будет ли вообще такой патентоспособный подход к патентам — это всего лишь приложение Tesla.

Но само приложение может быть заявлением. В прошлом Tesla публично обнародовала свои патенты как способ увеличения инноваций на рынке электромобилей.

Данная патентная заявка представляет собой дорожную карту для экспериментов по комбинированию добавок для увеличения срока службы батареи.

Тесла признает, что повышенные температуры вредны для срока службы аккумуляторной системы. В предыдущем патенте Tesla описал систему охлаждения, которая может привести к созданию системам накопления энергии с более длительным периодом использования.

Хотя нагревание неизбежно, поскольку оно является ключевым фактором при использовании литий-ионных аккумуляторов, особенно когда владельцы автомобилей Tesla работают в рабочих режимах, инженеры понимают, что растворители могут обеспечить повышение производительности и срока службы без значительного увеличения затрат.

В некотором смысле, значительная часть лидерства Tesla в области электромобилей заключается в батареях компании, или, более конкретно, в химическом составе клеток.

Именно эти факторы позволяют Tesla максимизировать аккумуляторные батареи своих транспортных средств, и это является основной причиной, по которой модель S Long Range способна проехать 373 мили за одну зарядку с аккумулятором 100 кВт-ч, и почему Porsche Taycan может проехать только 201 милю за зарядку на упаковке, которая почти такая же большая.

Полученный патент подтверждает, что Tesla продолжает работать над улучшением своих батарей, что позволяет компании сохранить или даже приумножить свое лидерство в сегменте электромобилей.

  • На Дне автономии Tesla в апреле 2019 года Элон Маск пообещал владельцам, что компания скоро обеспечит свои автомобили батареями, которые могут использоваться при пробеге протяженностью более одного миллиона миль в течение всего срока службы автомобиля
  • Ключевым моментом в заявлении Tesla является «электромобили и хранение энергии в сети», что указывает на то, что основатель и генеральный директор Элон Маск намерен продолжать работать над такими важными идеями, как хранение энергии, полученной от солнца.
  • Источник / Источник

Все, что вам нужно знать о литий-ионных батареях Tesla

Автомобили Tesla приводятся в действие исключительно электрическим зарядом, хранящимся в батареях, и называются Battery Electric Vehicles или BEV. Причиной существования Tesla как компании является то, что литий-ионные аккумуляторы имеют самую высокую зарядную емкость за достаточно небольшие деньги, и это позволяет BEV быть практичными.

Идея использования литий-ионных аккумуляторных батарей была впервые предложена британским химиком в начале 1970-х годов. В этой статье Википедии содержится подробный обзор разработки литий-ионных аккумуляторных батарей.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Элементы батареи — обманчиво простые устройства, состоящие из трех основных компонентов: двух электродов, отрицательного анода и положительного катода, разделенных химическим «супом», называемым электролитом. Когда литий-ионные аккумуляторы заряжаются, ионы лития вынуждены мигрировать на отрицательный электрод, где они заряжаются. Во время разряда ионы лития меняют направление на катод.

Тесла использует 18650 ёмкостные элементы, производства Panasonic в Азии, в автомобилях моделей S и X с 2013 года. Это небольшие аккумуляторные элементы, немного больше, чем стандартные элементы AA.

Цилиндрические ячейки Тесла имеют диаметр 18 мм и высоту 65 мм.

Продукция Panasonic, возможно, с использованием информации от Tesla, является, одной из самых надежных доступных сегодня, обеспечивающей очень длительный срок службы и надежность в суровых автомобильных условиях.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Tesla Model X на выставочном стенде Panasonic

Самый популярный аккумуляторный блок, поставляемый Tesla, содержит 7 104 элементов 18650 в 16-и 444 элементных модулях, способных хранить до 85 кВт-ч энергии.

В 2015 году компания Panasonic изменила конструкцию анода, увеличив емкость батареи примерно на 6%, что позволило аккумуляторным батареям сохранять до 90 кВт-ч энергии.

Читайте также:  1954 - 1965 Alfa Romeo Giulietta SZ: характеристики, описание, фото и видеообзор

Совсем недавно инженеры Tesla перенастроили внутреннюю часть аккумуляторного блока так, чтобы в каждом модуле было по 516 элементов, в общей сложности 8256 элементов, способных хранить чуть более 100 кВт-ч энергии, что позволяет автомобилям преодолевать расстояние более 480км.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Чтобы еще больше повысить эффективность элементов и снизить затраты, Tesla построила крупный аккумуляторный завод в Спаркс, штат Невада, недалеко от Рино, под названием Gigafactory 1, который в настоящее время производит новую конструкцию элемента под названием 2170, поскольку его диаметр составляет 21 мм, а высота — 70 мм. Первоначально использовался в продуктах Tesla Powerwall и продуктах Powerpack, а также в новом седане Model 3, который был меньше и дешевле, чем модель S. Объем модели 2170 на 46% больше, чем у 18650 и 10-15% энергоэффективнее, чем 18650 ячеек, по словам JB Straubel, технического директора Tesla.

Одно из ключевых требований к аккумуляторным батареям электромобилей, особенно в дорожных поездках, заключается в том, что их необходимо заряжать относительно быстро.

Поскольку аккумуляторы являются устройствами постоянного тока, а домашнее электроснабжение осуществляется от сети переменного тока, при зарядке дома обычно используется цепь на 220 вольт, питающая не более 32 ампер (около 7 кВт мощности).

Автомобиль имеет встроенную зарядную схему, которая выпрямляет переменный ток, преобразуя его в постоянный. Зарядка таким способом обычно занимает несколько часов. Tesla установила зарядные станции постоянного тока Supercharger по всему миру(ну кроме России разумеется), которые обеспечивают мощность до 135 кВт.

Станция обходит схему зарядки автомобиля и заряжает аккумулятор напрямую.Это намного быстрее, и обычно занимает от 20 до 40 минут.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Аккумуляторы Tesla, использующие аккумуляторы Panasonic 18650, могут заряжаться не быстрее этого. Максимальное зарядное напряжение для элемента Panasonic составляет 4,2 вольт. Panasonic устанавливает максимальный зарядный ток 2 ампер на элемент. Тесла позволяет зарядному току быть до 4 ампер.

Поэтому максимальная мощность, которую аккумуляторная батарея Tesla может использовать для зарядки, составляет 4,2*N*I, где N — это количество элементов в блоке, а I — максимально допустимый ток на элемент.

Для блоков мощностью 85/90 кВтч это 7 104 х 16,8 = 119,3 кВт. Для упаковок по 100 кВт-ч это 8 256 Х 16,8 = 138,7 кВт.

Нет возможности заряжать быстрее без увеличения максимального зарядного тока на элемент, который может ускорить деградацию элементов, что еще хуже.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Все элементы перезаряжаемых аккумуляторов со временем разлагаются, поскольку в элементах происходят нежелательные побочные реакции, которые вырабатывают побочные продукты, которые блокируют попадание ионов лития на анод во время зарядки.

Аккумуляторы Tesla имеют гарантию от отказа, но не от деградации. Деградация элементов 18650 происходит очень медленно, в худшем случае теряет лишь один или два процента емкости в год. По-видимому, элементы очень устойчивы к деградации.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Анализ деградации батареи Тесла

В автомобилях Tesla Model 3 будут использоваться упомянутые выше ячейки производства Gigafactory 2170.

Ячейки большего размера могут быть в состоянии использовать более 4 ампер зарядного тока, что ускорит зарядку, но, поскольку 2170 ячеек обладают большей емкостью накопления энергии, чем 18650 ячеек, пропорционально меньше потребуется для создания пакета с заданным значением кВтч.

(N становится меньше, I становится больше). Это означает, что зарядка большей мощности для этих аккумуляторов не имеет смысла. Отношение 4.2*N*I все еще применяется. Будет интересно посмотреть, как работают эти новые аккумуляторные батареи.

Tesla раскрыла подробности о системе экспресс-замены батарей

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

С 2013 года компания Tesla активно занимается внедрением сети высокомощных зарядных станций Supercharger, но параллельно существует и альтернативный проект — система быстрой замены опустевшей тяговой батареи на заряженную. По задумке инженеров компании полностью автоматическая замена аккумуляторов должна занимать всего полторы минуты, что гораздо быстрее зарядки любым доступным способом. Илон Маск тогда даже провел эффектную презентацию, где Тесле наперегонки с «обычной» заправкой седана Audi A8 аккумулятор поменяли за одну минуту и 33 секунды.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

После этого компания развернула небольшую пилотную программу: в Харрис Рэнч (Калифорния) была построена станция смены батарей, доступ к которой получили некоторые владельцы хэтчбеков Tesla Model S.

Но реализация серьезно отличается от задумки: процесс происходит не автоматически, днище машины осматривает механик, и по факту замена занимает 15 минут и стоит 80 долларов.

Так что с распространением Суперчарджеров эта программа перешла в спящий режим.

В 2014 году Tesla подала патент на систему быстрой замены аккумуляторов, а сейчас патентные документы выложили в публичный доступ.

На изображениях можно увидеть платформу для подъема автомобиля, под которой расположено оборудование для снятия и установки батареи.

С помощью специальных фиксаторов и гайковертов аккумулятор извлекается из-под машины и затем убирается под платформу для дальнейшей подзарядки. А на его место устанавливается свежая батарея.

Tesla продемонстрировала новую конструкцию аккумуляторной батареи

Есть ли будущее у этой технологии? С распространением мощных зарядных станций подобные установки становятся по большому счету бессмысленными для владельцев легковых электромобилей. Например, применение кабеля с жидкостным охлаждением должно сократить время полной зарядки примерно до 12 минут.

Кстати, еще до Теслы похожим проектом «горячей» замены аккумуляторов занимался израильский стартап Better Place совместно с компанией Renault, но он обанкротился еще в 2013 году.

Впрочем, подобное решение может пригодиться при переводе на электротягу тяжелых грузовиков и автобусов — тем более что такие планы есть и у Теслы.

Tesla научилась извлекать 92% материалов из использованных батарей

Компания Tesla сообщила о значительном прорыве в области утилизации аккумуляторов.

В рамках отчета о воздействии на окружающую среду компания заявила, что создала новый процесс переработки — быстрый, выгодный и экологичный.

Технология позволяет извлекать и повторно использовать 92% материалов из отработавших свой срок старых батарей для электромобилей. Компания уже запустила первые установки с этим техпроцессом на заводе Gigafactory в Неваде.

Как отмечает Electrek, новая технология Tesla наносит серьезный удар по скептикам, критикующим электромобили за использование природных ресурсов в процессе производства новых батарей.

Подрядчики Tesla и других автомобильных компаний ежегодно добывают сотни тысяч тонн никеля, кобальта и меди — эта часть бизнеса по выпуску электрокаров регулярно подвергается критике со стороны государственных регуляторов и общественности.

Теперь Tesla может решить эту проблему — компания постепенно приближается к экономике замкнутого цикла.

«Мы намерены адаптировать решения по переработке для каждого предприятия и, таким образом, повторно вводить ценные материалы обратно в наш производственный процесс. Наша цель — разработать безопасный процесс переработки с высокой степенью восстановления, низкими затратами и низким воздействием на окружающую среду», — говорится в отчете Tesla.

В Tesla также отметили, что созданная технология — это не набор патентов и не тестовый образец.

Автопроизводитель внедрил соответствующие системы на ключевом предприятии в штате Невада еще в четвертом квартале прошлого года. В течение трех последних месяцев 2020 года Tesla успешно переработала 1,3 тыс.

тонн никеля, 400 тонн меди и 80 тонн кобальта. Первые показатели системы за полные 12 месяцев работы станут известны в начале 2022 года.

По части самой системы переработки Tesla традиционно не раскрывает технические подробности. Производитель указал лишь, что из аккумуляторного блока с изначальным объемом в 1000 кВт*ч можно получить новую батарею на 921 кВт*ч.

Таким образом, в долгосрочной перспективе, Tesla сможет значительно сократить добычу полезных ископаемых и сосредоточиться на использовании уже полученных материалов.

Правда, с учетом планов компании увеличить объем выпуска машин за следующие 10 лет в 10 раз, технология самой эффективной переработки батарей не решит проблемы поставки аккумуляторов для такого парка электромобилей.

Некоторые специалисты в области аккумуляторов настолько уверены в перспективах утилизации, что готовы построить автономный бизнес в этой области. Например, бывший технический директор Tesla Дж. Б. Штраубель в 2019 году покинул компанию Маска, чтобы основать стартап Redwood Materials.

Последний специализируется на разработке новых методов утилизации и переработки — сейчас Redwood заключает контракты с промышленными гигантами и помогаем им наладить безотходное производство.

Параллельно Штраубель также сотрудничает с Tesla — Redwood имеет контракт на переработку батарей Panasonic, которые производятся на том же заводе Gigafactory в Неваде.

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

   Тесла Моторс является создателем поистине революционных экомобилей — электромобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими их использование буквально ежедневно. Сегодня мы заглянем внутрь тяговой аккумуляторной батареи электромобиля Tesla Model S,  узнаем, как она устроена и раскроем магию успеха этой  аккумуляторной батареи.

Читайте также:  Полный обзор тормозных колодок для ваз 2110

   Поставка батарей клиентам осуществляется в таких вот ящиках из ОСБ.

   Самая крупная и дорогая запчасть для Tesla Model S – блок тяговой аккумуляторной батареи.

   Блок тяговой аккумуляторной батареи находится в днище автомобиля (по сути это пол электромобиля — машины), за счёт чего Tesla Model S имеет очень низкий центр тяжести и великолепную управляемость. Батарея крепится к силовой части кузова при помощи мощных кронштейнов (см. фото ниже) или выполняет роль силовой – несущей части кузова авто.

      По данным североамериканского Агентства по защите окружающей US Environmental Protection Agency (EPA) одного заряда тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи Tesla с номинальным напряжением 400В DC, ёмкостью 85 кВт·ч хватает на 265 миль (426 км) пробега, что позволяет преодолевать наибольшую дистанцию среди подобных электромобилей. При этом от 0 до 100 км/ч подобная машина разгоняется всего за 4,4 секунды.

   Секрет успеха Tesla Model S – это высокоэффективные цилиндрические литий-ионные батареи высокой энергоёмкости, поставщик базовых элементов известная японская фирма Panasonic.  Вокруг этих батарей ходит немало слухов.

Один из них – это не влезай, убьёт!

   Один из владельцев и энтузиастов Tesla Model S из США решил полностью разобрать использованную батарею для Tesla Model S энергоёмкостью 85 кВт·ч, чтобы детально изучить её конструкцию. Кстати, её стоимость, как запчасти, в США составляет 12 000 USD.

   Сверху блок батареи размещено тепло и звука изоляционное покрытие, которое закрывается толстой полиэтиленовой плёнкой. Снимаем это покрытие, в виде ковра и готовимся к разборке. Для работы с батареей необходимо иметь изолированный инструмент и пользоваться резиновой обувью, и резиновыми защитными перчатками.

                                            Батарея Tesla. Разбираем!

    Тяговая аккумуляторная батарея Tesla (блок тяговой аккумуляторной батареи) состоит 16 батарейных модулей, каждый  номинальным напряжением 25В (исполнение батарейного блока — IP56). Шестнадцать батарейных модулей соединены последовательно в батарею с номинальным напряжением 400В.

Каждый батарейный модуль состоит из 444 элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic (вес одного аккумулятора 46 г), которые соединены по схеме 6s74p (6 элементов последовательно и 74 таких групп параллельно). Всего в тяговой аккумуляторной батарее Tesla – 7104 таких элементов (аккумуляторов).

Батарея защищена от окружающей среды посредством использования металлического корпуса с алюминиевой крышкой. На внутренней стороне общей алюминиевой крышки имеются пластиковые накладки, в виде плёнки.

Общая алюминиевая крышка крепится винтами с металлическими, и резиновыми прокладками, которые герметизируются, дополнительно силиконовым герметиком.  Блок тяговой аккумуляторной батареи разделен на 14 отсеков, в каждом отсеке размещен батарейный модуль.

В каждом отсеке сверху и снизу батарейных модулей размещены листы прессованной слюды. Листы слюды обеспечивают хорошую изоляцию батареи электрическую, и тепловую от корпуса электромобиля. Отдельно спереди батареи под своей крышкой размещены два таких же батарейных модуля.

В каждом из 16 батарейных модулей имеется встроенный блок BMU, который соединён с общей системой BMS, которая управляет работой, следит за параметрами, а так же обеспечивает защиту всей аккумуляторной батареи. Общие выводные клеммы (терминал) находится в задней части блока тяговой батареи.

   До того, как полностью её разобрать, было замерено электрическое напряжение (оно составили около 313,8В), что говорит о том, что батарея разряжена, но находится в рабочем состоянии.

   Батарейные модули отличается высокой плотностью элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic, которые там размещены и точностью подгонки деталей. Весь процесс сборки на заводе Tesla проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов, выдерживается даже определенная температура и влажность.

   Каждый батарейный модуль  состоит из 444 элементов (аккумуляторов), которые по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками  — это литий-ионные цилиндрические аккумуляторы 18650, производства компании Panasonic. Энергоемкость каждого батарейного модуля из таких элементов составляет 5,3 кВт·ч.

   В аккумуляторах 18650 Panasonic положительный электрод — графит, а отрицательный электрод — никель, кобальт и оксид алюминия.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla весит 540 кг, а её размеры равны 210 см в длину, 150 см в ширину, и 15 см в толщину. Количество энергии (5,3 кВт·ч), вырабатываемой всего одним блоком (из 16 батарейных модулей), равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от 100 портативных компьютеров.

К минусу каждого элемента (аккумулятора) в качестве соединителя припаяна проволочка (внешний токовый ограничитель), который при превышении тока (или при коротком замыкании) сгорает и защищает цепь, при этом не работает только группа (из 6 аккумуляторов), в которой был этот элемент, все остальные аккумуляторы продолжают работать.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla охлаждается и подогревается с помощью жидкостной системы на основе антифриза.

   При сборке своих батарей Тесла применяет элементы (аккумуляторы), произведенные компанией Panasonic в различных странах, таких, как Индия, КНР и Мексика. Финальная доработка и размещение в корпус батарейного отсека, производятся в Соединенных Штатах. Компания Tesla предоставляет гарантийной обслуживание своей продукции (в том числе и  аккумуляторной батареи) на срок до 8 лет.

  •   На фото (сверху) элементы — аккумуляторы 18650 Panasonic (завальцовка у элементов со стороны плюса «+»).
  •   Таким образом, мы узнали, из чего состоит тяговая аккумуляторная батарея Tesla Model S.
  • Благодарим за внимание!

Китайцы опередили Tesla: они создали первую батарею для электрокаров без кобальта

Цель перехода на электромобили — уменьшить зависимость человечества от ископаемого топлива и обеспечить более устойчивое будущее.

Проблема в том, что необходимые для индустрии литий-ионные батареи производятся с использованием тяжелых металлов. Например, кобальта.

На Земле его достаточно мало, кроме того, обычно он добываются в регионах, где нарушаются права человека и трудовые нормы. Разработку месторождений также нельхзя назвать устойчивой — она вредит экологии.

Именно поэтому, например, Tesla упорно работает над тем, чтобы замкнуть цикл утилизации аккумуляторов электромобилей. Ранее в этом месяце автопроизводитель электромобилей объявил, что компания может утилизировать 92% материалов аккумуляторных элементов. Такие фирмы, как Tesla, IBM и Panasonic, также удваивают усилия по производству электрических батарей без использования тяжелых металлов.

Теперь и китайская фирма SVTOL, дочерняя компания автопроизводителя Great Wall Motors, продемонстрировала батарею мощностью 82,5 кВтч в автомобиле на автосалоне в Чэнду. Представители компании утверждает, что его аккумулятор для электрокаров обеспечивает запас хода примерно 600 км на одной зарядке; при этом автомобиль разгоняться от нуля до 100 км/ч менее чем за пять секунд.

В аккумуляторе электромобиля используются модули MEB стандартной платформы, теплоизоляционные материалы аэрокосмического класса и он имеет легкую конструкцию.

 SVTOL заявляет, что ее пакет прошел испытания производительности и испытания на безопасность, а данные испытаний, такие как превышение температуры, намного превышают требования национальных стандартов.

Ожидается, что новый аккумулятор появится в автомобилях, которые поступят в продажу на китайском рынке, но не указали график того, когда это может произойти.

В пресс-релизе SVTOL заявляет, что ее продукт является «первой в мире бескобальтовой батареей, выпущенной в серийное производство». Однако это не первая фирма, которая делает подобные заявления.

В прошлом году Tesla объявила, что разрабатывает безкобальтовые литий-железо-фосфатные батареи (LFP) для своих автомобилей Model 3 в Китае.

В прошлом году Panasonic также заявила, что находится на пороге коммерциализации безкобальтовых батарей в рамках партнерства с Tesla.

  • Тем не менее, SVTOL заявляет, что её комплект, в отличии от Tesla, уже «прошел всесторонние испытания производительности и безопасности, а данные испытаний, такие как тепловой разгон, намного превышают требования национальных стандартов».
  • Читать далее
  • Посмотрите на тяжелый ударный беспилотник, который несет оружие весом в тонну
  • Ученые три года не могут поймать лиса Рэмбо. Он мешает выпустить в лес редких животных
  • Космический корабль в несколько километров: все, что известно о новом проекте Китая
Ссылка на основную публикацию