Съдържание:

Модел на Tesla Shanghai 3 May Go без кобалт, използвайки LFP клетки на CATL - гмуркане по-дълбоко
Модел на Tesla Shanghai 3 May Go без кобалт, използвайки LFP клетки на CATL - гмуркане по-дълбоко

Видео: Модел на Tesla Shanghai 3 May Go без кобалт, използвайки LFP клетки на CATL - гмуркане по-дълбоко

Видео: China's biggest EV battery maker to set up new base, neighboring Tesla giga factory in Shanghai 2022, Декември
Anonim

Тесла води преговори с производителя на батерии CATL * за доставка на литиево-железо-фосфатни (LFP) клетки за произведения в Шанхай Tesla Model 3, според доклад на Reuters. LFP клетките са малко по-малко енергийно плътни от типичните NCA клетки на Тесла, но са по-евтини, по-лесни за пакетиране и не изискват оскъдни минерали (кобалт и никел). Те са идеални за допълнително намаляване на разходите за Tesla Model 3 Standard Range Plus, като същевременно осигуряват адекватен обхват.

Изображение
Изображение

Литиево-желязо-фосфатни батерии Плюсове и минуси

Всички химикали с литиево-йонни клетки получават стабилни подобрения в енергийната плътност и се възползват от намаленията на разходите. Досега, за чувствителни на тегло EV приложения, литиево-йонните клетки с никел-кобалт-манганов (NCM) или никел-кобалтово-алуминиеви (NCA) катоди обикновено са предпочитани заради тяхната по-висока енергийна плътност.

Малко по-малко енергийните плътни железо-фосфатни (LFP) катоди са подходящи за електрически автобуси и други тежки превозни средства (санитарни камиони и др.), Които имат скромни изисквания за обхват, но изискват работни цикли и заемат над 90% от този пазар. LFP обикновено могат да се зареждат и разреждат при по-високи нива на мощност, отколкото техните братовчеди NCM и NCA (да ги наречем NCx), и те могат да издържат повече цикли на използване, преди да се влошат, давайки по-дълъг живот в приложения с висока натовареност, като автобуси.

С продължаващия напредък в химията, LFP клетките започват да достигат енергийна плътност (както по тегло, така и по обем), което може да има добър смисъл за пътнически електрически автомобили с приличен пробег, особено тези, които използват енергията ефективно, като Tesla Model 3 SR +, който има рейтинг на EPA от 250 мили.

Въпреки че пакетът от ~ 55 kWh на SR + с LFP клетки може да тежи около 40–60 kg (около 10-15%) повече от NCA версията на пакета, това е само ~ 3% от теглото на цялото превозно средство и все още доста под тежестта на вариантите на Model 3 Long Range. Лекото добавено тегло лесно се компенсира чрез добавяне на още 1 или 2 kWh енергия, за да се запази общият обхват същият, и може би променяне на върховата мощност на двигателя, за да се запази същото пиково ускорение.

Изображение
Изображение

По-високата енергийна плътност на батериите, използващи химикали NCx, все още им дава предимство за електромобили, които трябва да предложат повече енергия за обхват по-близо до 300 мили (или повече). Вариантите на Tesla на дълги разстояния ще продължат да използват тези и нововъзникващите химикали с висока плътност в обозримо бъдеще.

В електромобилите, които не се нуждаят от най-екстремната енергийна плътност, LFP има предимства от дълъг живот, високи нива на зареждане и, може би най-важното, конкурентоспособност на разходите без риск от ограничения на доставките на минерали, нито сега, нито в бъдеще.

Няма минерални ограничения

Веригата за доставка на кобалт, необходима за батерии NCx, е изключително сложна. Търговски жизнеспособните находища на кобалт са необичайни в световен мащаб, а някои от най-жизнеспособните се намират в Демократична република Конго (ДРК), която доставя около две трети от глобалния пазар на кобалт. Въпреки че повечето доставки на ДРК са от съвременни минни техники, към 2016 г. до 20% от доставките са от „занаятчийско копаене“, често включващо деца и опасни условия на труд. Свързването с тази форма на копаене очевидно носи репутационен риск за производителите на автомобили (наред с други индустрии, които използват батерии), дори онези (като Tesla), които са поели ангажимент да не доставят кобалт от този регион или други региони с такива проблеми. Освен това, тъй като не винаги е възможно да има 100% точно проследяване на веригата на доставки, Tesla и други производители на автомобили с право са били под натиск да намалят съдържанието на кобалт в клетките.

Ние използваме по-малко от 3% кобалт в нашите батерии и няма да използваме никой в ​​следващото поколение

- Илон Мъск (@elonmusk) 13 юни 2018 г.

Tesla вече е много напреднала в усилията си да намали кобалта. Докато последното поколение катоди NCM 811 имат само 10% кобалт, катодите NCA на Tesla имат по-малко. През юни 2018 г. Мъск претендира за под 3% и се насочва към никой, а досега вероятно доста под 3%. Превключването на един от продуктите с най-висок обем на Tesla (Shanghai Model 3 Standard Range) към изцяло без кобалт LFP клетки - сега, когато LFP химията достигна праговата енергийна плътност - очевидно ще бъде победа в това отношение.

Volkswagen също така посочи, че възнамерява да използва LFP клетки с най-нова химия за своите електромобили с голям обем на Китай. Volkswagen също би могъл да направи това за своя стандартен диапазон ID.3 и други предстоящи електромобили за европейските и американските пазари. Въпреки това, вариантите с най-голям обхват на Volkswagen (които няма да бъдат продавачите с най-голям обем в Европа или Китай) вероятно все още ще се нуждаят от NCx химикали поради причините, разгледани по-горе.

Неизискването на никел е друго предимство на LFP клетките. Въпреки че употребата на никел в EV батерии се обуславя от обема на доставките през 2019–2020 г. (изискващи около 6% от глобалното висококачествено предлагане на никел), тъй като продажбите на EV се движат от 2,5% от пазара на 25%, това очевидно ще изисква съществени добавки към доставка на никел, ако химикалите с NCx все още са предпочитани.

Изображение
Изображение

LFP катодите са изградени от желязо, фосфат, кислород и понякога манган. Други ключови клетъчни материали са литиеви соли, полимерни сепаратори, графитни аноди, медни и алуминиеви колектори за ток и алуминиева обвивка. Всички те по принцип вече са в изобилие и повечето се добиват (или синтезират) екстензивно при относително високи обеми в сравнение с настоящите и бъдещите нужди на електромобилите. Литиевият добив ще трябва да съответства на мащаба с нарастващото търсене на електромобили. Всъщност това е малка част от теглото на клетката. И като ограничителна мярка, лимитът присъства в морската вода и може да бъде извлечен на цена, която все още би позволила достъпни електромобили, ако конвенционалните източници се окажат бавни или икономически или политически ограничени по друг начин.

Накратко, има голямо разнообразие от възможни химически химикали, които могат да съхраняват електрическа енергия, въпреки че някои имат по-дълга история и в момента са по-жизнеспособни от други. Химическите съоръжения на NCx все още имат най-добрия баланс между разходи и енергийна плътност за електромобили с голям обхват и висока производителност. LFP химиите вече достигат енергийна плътност, която съответства на нуждите на средните електромобили, като същевременно съчетава останалите им силни страни (зареждане, дълголетие, безопасност) и ниска цена. Те също така са ефективно свободни от всякакви минерални ограничения, които понякога се изравняват в химическите заводи на NCx.

Множеството подходи на веригата за доставки на минерали към батерии EV означава, че пазарът е фундаментално диверсифициран и - в дългосрочен план - устойчив на всякакви конкретни ограничения на минералите, които могат да възникнат. Този факт сам по себе си тогава намалява шанса един минерал да стане „критичен“, тъй като ще бъде заместен преди появата на това изстискване. Ако съобщеното сътрудничество между Tesla и CATL върху LFP клетки се осъществи, в допълнение към тяхното сътрудничество върху клетките NCx, двете компании ще спечелят от диверсификация, по-голямо изобилие от вериги за доставка на минерали и намален риск.

Развитие на LFP в индустрията

Още през декември видяхме, че няколко китайски производители на батерии усъвършенстват своята LFP технология. Сред най-големите играчи на LFP са CATL, Guoxuan, Lishen, EVE, BYD и BAIC. Guoxuan вече произвеждаше 190 Wh / kg LFP клетки през 2019 г. и сега се стреми към 200 Wh / kg:

#Guoxuan ще разработи 200 Wh / kg #LFP #cell най-късно до 2021 г., съобщиха от компанията.

Guoxuan вече е инсталирал 190 Wh / kg LFP клетки на превозни средства с обхват> 400 км, добави компанията. pic.twitter.com/vJtYEPQjKS

- Moneyball (@DKurac) 15 декември 2019 г.

CATL, BAIC и други също се стремят към 200 Wh / kg:

От юни четирима производители на батерии #China # NEV / # EV # заявиха, че са разработили технология cell-to-pack (# C2P). # CTP на BYD, която ще се използва за супер батерията #LFP, която се очаква да бъде пусната през май или юни 2020 г..

Казва, че увеличава обемната енергийна плътност с 50%, намалява производствените разходи с 30%. pic.twitter.com/WhNx2G1Ycw

- Moneyball (@DKurac) 23 ноември 2019 г.

Технологията Cell-to-Pack се отнася до иновативни подходи към дизайна на батериите, за да се оптимизира за силните страни на LFP клетките. Клетките обикновено са по-толерантни към топлина от NCx клетките и са по-малко податливи на термично избягване, така че потенциално се нуждаят от относително по-малко тегло и обем на охлаждащия и опаковъчния материал. Това означава, че въпреки че самите LFP клетки може да са само около 66% от енергийната плътност на водещите NCx клетки, те могат да запълнят тази празнина отпред на опаковката. По този начин LFP пакет може да достигне до 70-80% от енергийната плътност на NCx пакетите.

Това е потенциално повече от адекватна енергийна плътност за много електромобили със среден обхват, като същевременно се увеличават предимствата на LFP за $ / kWh на ниво пакет, което е това, което се брои в края на деня. Съобщава се, че пакетите LFP на CATL вече имат> 20% предимство на разходите за kWh, в сравнение с техните пакети NCM 811, според Autohome:

Tesla Shanghai Model 3 #NMC #battery pack, предоставен от #CATL, може да струва.5 63,5 K-76,2 K, съобщава SPIR

По-рано Autohome отчете CATL 2019 NMC батерия цена на ¥ 1-1,2 / Wh, #LFP на ¥ 0,8 / Wh. pic.twitter.com/7HjKTFbHdn

- Moneyball (@DKurac) 8 февруари 2020 г.

Знаем, че Tesla има свой собствен подход към опаковането на батериите за своите традиционни NCA цилиндрични клетки, така че ще бъде интересно да видим как работят с CATL LFP клетки. Много ще зависи от това дали тези LFP клетки са също цилиндрични или са в торбичка. В последния случай Tesla може потенциално да се опре на CATL за някои аспекти на технологията за опаковане или да си сътрудничи с китайската компания за батерии.

Ще видим ли всъщност LFP батерии, използвани в някои от автомобилите на Tesla Standard Range? Ще бъдат ли ограничени до китайския пазар или ще дойдат и на други пазари, където SR + е популярен? Дали моделът Y SR + и бъдещият, по-достъпен модел на Tesla също ще поемат по този път?

Изображение
Изображение

Според мен има смисъл Тесла да възприеме този гъвкав подход. Докато минималните параметри са изпълнени по отношение на енергийната плътност (обхват), скоростта на зареждане, дълголетието и стабилността, ключовият критерий е цената на kWh енергия. В рамките на тези изисквания Тесла не е догматичен относно своя технологичен път и вече използва множество доставчици (и форм-фактори) за своите клетки. LFP все още може да има дългосрочно предимство в цената в сравнение с NCx, просто защото минералните му компоненти са по-широко достъпни и по същество имунизирани срещу тесни места и ценови скокове. Това може да стане по-очевидно, тъй като търсенето на електромобили бързо се увеличава от днешните 2,5% от пазара до по-голямата част от пазара, със сигурност в Европа и Китай, в рамките на едно десетилетие.

Ще научим повече за плановете на Tesla за батерии в планирания от него Ден на инвеститорите на акумулатори и трансмисии някъде през следващите няколко месеца. Моля, влезте по-долу с вашите коментари, ако имате повече мисли по този въпрос.

* Разкриване: CATL беше спонсор на най-новия ни доклад „Шофьори на електрически автомобили: изисквания, желания и мечти“.

Всички изображения са предоставени от Tesla

Популярни по теми