4680 komt eraan

2020 Tesla-batterijdagversie 4680 cellen. Panasonic, LG, Samsung, EVA, Ningde Time en andere batterijbedrijven hebben geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling. Verwacht wordt dat de 4680 de belangrijkste batterijcel van Tesla zal worden en de ontwikkeling van de gerelateerde industriële keten zal stimuleren. 4680 maakt gebruik van nieuwe technologieën zoals grote cilindrische, volpolige nokken, droge elektrode, enz., waardoor de energie (5 keer meer dan de 2170 batterij) en het vermogen (6 keer meer dan de 2170 batterij) aanzienlijk wordt verbeterd. Bovendien verlaagt het de kosten van de batterij (14% vergeleken met de 2170-batterij), optimaliseert het de prestaties van de warmteafvoer, de productie-efficiëntie, de laadsnelheid, de energiedichtheid, de cyclusprestaties, enz.

De volledige nok vermindert de interne weerstand aanzienlijk, verbetert het vermogen, de veiligheid, de snelle oplaadprestaties en verdubbelt het vereiste lasersnijproces. Conventionele batterijen hebben slechts twee aansluitingen, één voor de positieve pool en één voor de negatieve pool. 4680-batterijen hebben volledige nokken (lippen die rechtstreeks uit de positieve/negatieve pool zijn gesneden), waardoor het stroompad aanzienlijk wordt vergroot en de afstand tussen de nokken wordt verkort. Dit vermindert de interne weerstand aanzienlijk en verhoogt het vermenigvuldigingstype. Omdat het aantal nokken veel hoger is dan bij conventionele ontwerpen, zijn er meer lasersnijprocessen vereist.

Voordelen van 4680:

De grote cilinder 4680 heeft een beter aanpassingsvermogen met een hoog nikkelgehalte, waardoor de ontwikkeling van een industrieketen met een hoog nikkelgehalte wordt gestimuleerd. Lithium-ijzermateriaal heeft een lagere prijs en hogere veiligheidsprestaties, waardoor het marktaandeel van ternair materiaal voortdurend wordt onder druk gezet. Grote cilindrische cellen hebben een beter aanpassingsvermogen met een hoog nikkelgehalte, en Tesla gebruikt NCM811-kathodemateriaal met een hoog nikkelgehalte, wat helpt het marktaandeel met een hoog nikkelgehalte te vergroten.

4680 grote cilindrische en siliciumkathode beter aanpassingsvermogen: siliciumkathode theoretische maximale batterijcapaciteit tot 4200 Wh/kg, veel hoger dan de grafiet 372 Wh/kg. Tesla's eerste generatie 4680-cellen maken geen gebruik van siliciumkathode, omdat Tesla's eerste uitstapje op het gebied van batterijcellen geen gebruik maakt van een zeer radicaal ontwerp.

1. Overzicht van de ontwikkelingsgeschiedenis van cilindrische batterijen

Sony:de eerste uitvinder trok zich uiteindelijk terug uit de industrie. In 1992 werden lithium-ionbatterijen uitgevonden, die ooit met ultrahoge energiedichtheid werden geïntroduceerd en de traditionele nikkel-metaalhydridebatterijen verpletterden. 1994 Sony werd de batterijleverancier van Dell van de grootste laptopfabrikant. Tijdens een bijeenkomst over Dell-laptopbrand in 2006 riep Sony 10 miljoen batterijen terug. En dan de opkomst van batterijfabrikanten in Zuid-Korea en China, Sony zit diep in het verlies. 2016 verkocht lithiumactiviteiten.

Panasonic:wederzijdse prestatie met Tesla. 1994 onderzoek en ontwikkeling van lithium-ionbatterijen, 1997 Toyota Prius met behulp van de cilindrische 18650-batterij van Panasonic, 2008 overname van Sanyo Electric en levering aan Tesla Roasder. Transformatie van energiebatterijen en aandelen in Tesla in 2010, Amerikaanse fabriek in 2014 en wederzijdse prestatie van Tesla.

LG:Tesla heeft een hoog moment. 1999, massaproductie van 18650 batterijen, maar pas in 2019 om de toeleveringsketen van Tesla te betreden.

SDI:groot bedrijf met klein bedrijf. In 1999 had de 1,8 Ah-batterij met de grootste capaciteit in de massaproductie-industrie ooit een dominante positie op de notebookmarkt, maar aarzelde hij op het gebied van krachtige batterijen.

2. Overzicht van de geschiedenis van de ontwikkeling van vierkante batterijen

SDI:de voormalige leidende vierkante batterij. 1999 ontwikkelde een vierkante batterij, in 2009 werd hij leverancier van BMW-batterijen, in 2016 vanwege het Chinese witte lijstbeleid, wendde hij zich tot de Europese lay-out, de lithiumbatterij-activiteiten in de omzet van het bedrijf waren relatief laag.

KAT:de grootste begunstigde van het subsidiebeleid, de opkomst van biljoen leider. 2011 samenwerking met BMW, onafhankelijk vanuit de specialisatie in accu's. In 2014 namen de verzendingen als gevolg van het subsidiebeleid sterk toe, in 2014 werd de nadruk gelegd op onderzoek en ontwikkeling van ternaire materialen met een hoge energiedichtheid. Het witte lijstbeleid van 2016 en het subsidiebeleid hebben de neiging om materialen met een hoge energiedichtheid en een doorbraak in zendingen te bewerkstelligen.

BYD:Het bedrijf werd opgericht in 1995, de vierde grootste batterij voor mobiele telefoons die in 1997 wereldwijd werd verzonden, betrad de automobielsector in 2003, ontwikkelde de puur elektrische auto F3e in 2006, de in massa geproduceerde puur elektrische bus in 2009, de in massa geproduceerde puur elektrische personenauto e6 profiteerde in 2010 van het subsidiebeleid en werd leider in China. Het subsidiebeleid van 2016 neigt naar ternaire materialen en BYD levert geen batterijen. In 2016 bevoordeelt het subsidiebeleid ternaire materialen, en BYD levert geen batterijen, dus het aantal verzendingen neemt af, en in 2020 zullen bladbatterijen en DMI-modellen op de markt komen en zal het marktaandeel blijven stijgen.

3. Overzicht van de ontwikkelingsgeschiedenis van de softpack-batterij

AESC:de vroege koning. opgericht in 2007, gericht op de lithiummanganaattechnologieroute. 2010 uitgerust met de klassieke Nissan Leaf-markt van AESC, waardoor een 9-jaarlijks kwaliteitsverhaal van nul ongevallen met batterijveiligheid werd gecreëerd. 2017 vanwege lithiummanganaatvoordeel is niet langer, AESC is niet langer de exclusieve leverancier van Leaf, overgenomen door Vision in 2019.

LG:softpack accuset master. LG betrad de markt voor energiebatterijen in 2009 na jaren van neerslag op het gebied van batterijen voor mobiele telefoons. Het eerste model voor de Hyundai-hybride, 2010 ter ondersteuning van de Chevrolet Volt, 2017 De verkoop van Chevrolet Volt en Bolt bedroeg meer dan 50,000 eenheden, 2018 en de samenwerking van VW om de MEB- en LG-softpack-batterij te ontwikkelen bereikte zijn hoogtepunt. 2021 Hyundai en GM terugroepen vanwege problemen met de batterijveiligheid, VW-batterijdag kondigde de keuze aan voor vierkante standaardcellen, de softpack-batterij kreeg een tegenslag.

Het beoordelen van het technische traject moet worden beoordeeld vanuit het perspectief van het systeem/het hele voertuig, en de voor- en nadelen van individuele cellen kunnen niet naar het systeem worden geëxtrapoleerd.Een hoge energiedichtheid van de cel is niet hetzelfde als een hoge energiedichtheid van het systeem.De energiedichtheid van soft-pack-cellen is hoog, maar het gewicht van de structurele delen van soft-pack-batterijen op systeemniveau is veel hoger dan dat van hard-shell-batterijen, waardoor het verschil in energiedichtheid op systeemniveau niet significant is.Een goede celveiligheid is niet gelijk aan een goede veiligheid van het batterijsysteem.Het warmtedissipatiepad, de bevestigingsstatus en de hoogspanningsverbinding van de cellen in het batterijpakket zullen het effect van de thermische overstromingsbeveiliging beïnvloeden. Soft-pack-batterijen hebben betere veiligheidsprestaties dan harde-shell-batterijen op celniveau, maar de bescherming op systeemniveau is ook erg moeilijk en kostbaar, en er is over het algemeen geen significant voordeel.

Het productieproces van cilindrische batterijen is het eenvoudigste en meest efficiënte van de drie verpakkingsmethoden. De belangrijkste productieprocessen omvatten: doseren, coaten, lamineren, stansen, wikkelen, lassen en andere processen.

De moeilijkheden bij het productieproces van 4680 all-ear-cellen zijn:

• Stansen: Wanneer de all-ear-cel is bekleed met stokken, wordt er een leeg foliegebied gereserveerd aan de rand van de opvangvloeistof. Na het rollenpersen en snijden wordt het lege foliegebied aan de rand van de collector in meerdere nokken gesneden en vervolgens opgewikkeld. Lasergesneden poolnokken hebben de volgende problemen: (i) het poolstuk heeft de neiging te trillen tijdens het snijden; (ii) het probleem dat het schroot na het snijden niet effectief kan worden afgevoerd; en (iii) de lengte en het aantal stanssneden zijn veel hoger dan die van conventionele poolnokken.

• Kneden: Tijdens het productieproces van de 4680 cilindrische batterij moet de hele nok van de batterijkern worden gekneed en vervolgens met de poolplaat worden gelast nadat het gedeelte van de batterijkern plat is. Er zijn veel problemen bij het kneedproces: ① wanneer de kneedsnelheid te hoog is, zal het poolstuk uitkomen ② wanneer de kneedsnelheid te laag is, is de productie-efficiëntie laag ③ wanneer het kneedniveau meer metaalspanen produceert, resulterend in interne kortsluiting ④ het afstoten van levend materiaal en andere problemen ⑤ wrijving genereert veel stof ⑥ produceert plooien in de nokken.

• Lassen: 4680 batterij-nokkenlassen door de toename van het aantal nokken zorgt ervoor dat het lasvolume toeneemt. Het middenproces van kernlassen omvat doorgaans laslassen (inclusief voorlassen), puntlassen van de poolriem, voorlassen van de kern in de schaal, afdichtlassen van de bovenafdekking van de schaal, afdichtlassen van de vloeistofinjectiepoort, enz. De lasomtrek en -tijd nemen toe, de volledige poollip en de collectorvloeistof hebben een beperkte witte ruimte, er is een thermisch opbouweffect dat de consistentie beïnvloedt, en het lasproces is gevoelig voor thermische opbouw.

• Stansen: Via de snijmachine worden de gefreesde poolrollen in de breedte gesneden die nodig is voor de celproductie, afhankelijk van de werkelijke vraag. Er worden 4680-cellen gevormd door de nokken rechtstreeks op de lege folie te snijden, wat hogere eisen stelt aan de nauwkeurigheid, snelheid en kwaliteit van het lasersnijden voor hogesnelheidsproductieapparatuur.

  
  

4680 all-ear batterijonderdeeloplossing:

• Stansen: stansen van de positieve en negatieve volledige nokken in meerdere parallellogram-nokkenmonolieten, wat niet alleen kan voorkomen dat de nok tijdens het kneedproces naar buiten komt, maar ook de binnenwand van de batterijbehuizing niet kan krassen bij montage met de batterijbehuizing; en kan de vorming van metalen chips verminderen om kortsluiting te voorkomen; tegelijkertijd kan deze parallellogramstructuur de roldruk tijdens het kneden effectief verminderen, waardoor het afstoten van actief materiaal wordt vermeden en de opbrengst aanzienlijk wordt verbeterd.

• Kneden: Het kneedproces varieert sterk van fabrikant tot fabrikant, en het patent CN11356039A laat zien dat de kneedhuls wordt aangebracht op de buitenhuls van de volledige poolnok. De afvlakkingskop nadert de afvlakkingshuls terwijl deze roteert, en na contact te hebben gemaakt met de afvlakkingshuls, zal deze direct op de afvlakkingshuls roteren en de elastische vervorming van de afvlakkingshuls aandrijven om de roterende kracht over te brengen naar het volledige lipje om het afvlakken te voltooien; Omdat de afvlakkop niet langer direct in contact komt met de volledige nok, kan deze effectief voorkomen dat de volledige nok gedeeltelijk wordt verpletterd, waardoor de impact op de productkwaliteit wordt geëlimineerd en de opbrengst beter wordt verbeterd. Het patent laat zien dat: ultrasoon kneden het eindvlak van de kern voorbehandelt met ultrasone golven en vervolgens mechanisch kneden uitvoert. Het ultrasone kneden omvat een ultrasone kneedkop die aan beide uiteinden van de kern is geplaatst, en de ultrasone kneedkop heeft een groef, en de twee uiteinden van de kern worden in de groef van de overeenkomstige ultrasone kneedkop gestoken. De kern wordt naar de ultrasone kneedeenheid getransporteerd en de ultrasone kneedkop trilt en kneedt de twee uiteinden van de kern om een ​​platmakend effect te bereiken en de compactheid van de kernuiteinden te verbeteren ter voorbereiding op het daaropvolgende mechanische kneden. De mechanische kneedkop is een keramische kneedkop. De mechanische kneedkop draait en knijpt in de kern om deze plat te maken. Het patent van CN213878154U kiest ervoor om na het coaten isolatiemateriaal aan te brengen op de onbewerkte rand, en het isolatiemateriaal bevindt zich op hetzelfde niveau als het actieve materiaal, zodat de collector na het opwikkelen een volledig vlak vormt, zonder dat kneden nodig is.

• Lassen: Poolluglassen wordt momenteel meestal uitgevoerd met een laser. Nauwkeurige aanpassing van de lassnelheid, lasdiepte, lasbreedte en andere voordelen om zich aan te passen aan het lassen van verschillende materialen en producten, om nauwkeurig lassen, betrouwbaardere kwaliteit en een net uiterlijk te bereiken.

De bovenstaande problemen zullen naar verwachting worden verlicht. Wij zijn van mening dat 4680 de toename van het kolomaandeel zal versnellen:

1) toename van het kwaliteitsaanbod: liberalisering van de witte lijst, biljoen toonaangevende deelnemers. 21 juni 2019 "Specificatievoorwaarden voor de automobielindustrie" officieel ingetrokken, wat betekent dat de Chinese markt voor energiebatterijen officieel openstaat voor buitenlandse batterijbedrijven, LG, Panasonic, enz. Kunnen cilindrische batterijen van hoge kwaliteit leveren voor de Chinese markt. Domestic Ningde Time en YIWI Li-energy hebben al geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling van 4680 cilindrische batterijen, en de bedrijven die publiekelijk hun inzet hebben uitgesproken voor onderzoek en ontwikkeling van 4680 batterijen zijn onder meer: ​​Tesla, LG, Samsung, SDI, CATL, YIWI Li-energy enz.

2) Lager aantal batterijen, lagere integratieproblemen: Tesla gebruikt nu 4416 21700 batterijen, en zal in de toekomst 960 4680 batterijen gebruiken, dus de drempel voor systeemintegratie is aanzienlijk verlaagd.

3) Verhoogde capaciteit en kleinere kostenkloof: de capaciteit van 4680 cilindrische batterijen is 5 keer hoger dan die van 21700 batterijen, gecombineerd met een hoge productie-efficiëntie en hoge opbrengst van cilindrische batterijen, een hoger nikkelgehalte van kathodemateriaal en meer siliciumkathoden, de kosten De kloof tussen 4680-batterijen en vierkante batterijen wordt verkleind.

4) BMW is de eerste die overstapt op cilindrische batterijen: In het batterijsysteem van BMW Gen6 zullen cilindrische cellen worden gebruikt. Als boormachine van CATL had BMW resoluut gekozen voor de route van de vierkante batterijtechnologie, en nu neemt het het voortouw om over te stappen op de cilindrische batterijtechnologieroute, die zeker een diepgaande impact zal hebben op andere autobedrijven.