مزایای هزینه زیادی دارد و زمانی نیروی محرکه اصلی تسلا برای راه اندازی باتری استوانه ای بزرگ 4680 بود.
در سپتامبر 2020، زمانی که تسلا برای اولین بار باتری 4680 را عرضه کرد، اشاره کرد که در آینده، بر اساس نوآوری های جامع در مواد، طراحی سلول باتری، بهینه سازی فرآیند، راندمان ساخت و طراحی بسته، انتظار می رود باتری های استوانه ای بزرگ 56 درصد به ارمغان بیاورند. کاهش هزینه
استفاده از فناوری الکترود خشک، راندمان تولید کارآمد باتری‌های استوانه‌ای، پتانسیل کاهش هزینه ناشی از تولید انبوه در مقیاس بزرگ به دلیل اندازه‌های استاندارد، و بهبود عملکرد همه جانبه حاصل از فناوری تمام تب، سری 46 را بزرگ کرده است. باتری‌های استوانه‌ای به طور گسترده در سراسر جهان محبوب هستند و پس از راه‌اندازی به سطح بالایی تبدیل می‌شوند.
با این حال، چهار سال بعد، باتری استوانه ای بزرگ هنوز در خط تولید انبوه گیر کرده است: نه تنها در دستیابی به هدف کاهش هزینه مورد انتظار شکست خورده است، بلکه حتی دشوارتر و پرهزینه تر از فناوری فعلی تولید باتری مربعی است.
در ماه مه امسال، تسلا بیانیه‌ای سخت به بخش باتری 4680 داد: اگر هدف کاهش هزینه تا پایان سال محقق نشود، تسلا ممکن است پروژه 4680 را رها کند.
لازم به ذکر است که هدف کاهش هزینه در حال حاضر کاهش 56 درصدی هزینه پیشنهادی در سال 2020 نیست، بلکه ارزانتر بودن نسبت به باتری های مشابه خریداری شده از تامین کنندگانی مانند پاناسونیک و ال جی انرژی است. بدیهی است که تسلا در مورد هدف کاهش هزینه نیز به خطر افتاده است.
01
از خخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخ
از زمانی که تسلا باتری 4680 را در سال 2020 عرضه کرد، به ویژه با ظهور فناوری‌های نوآورانه مانند الکترودهای بدون زبانه (فول زبانه) و خشک، باتری‌های استوانه‌ای بزرگ به تدریج به یک مسیر فنی تبدیل شدند که شرکت‌های باتری در حال رقابت برای توسعه آن هستند. "top outlet" از سال 2021 تا 2023 شناخته شده است. تقریباً هر سال از سال 2021 تا 2023 به عنوان اولین سال تولید انبوه باتری های استوانه ای بزرگ تعریف می شود.
با این حال، باتری استوانه ای بزرگ سری 46 از طراحی ساختاری نوآورانه ای برخوردار است. افزودن فرآیندهایی مانند قالب‌گیری تمام گوش، مسطح کردن، جوشکاری لیزری صفحه یا پوسته تمام گوش و کلکتور، تشکیل باز کردن، و جوشکاری لیزری صفحه پوششی . ساختار طراحی جدید چالش های بزرگی را در فرآیند، ساخت و سازگاری به همراه دارد. تا کنون، نرخ بازده خط تولید باتری استوانه‌ای بزرگ همیشه مانعی بوده است که بسیاری از شرکت‌ها باید بر آن غلبه کنند.
به عنوان مثال، باتری استوانه ای سری 46 طراحی بدون زبانه دارد و مراحل فرآیند مانند برش باتری و جوش لیزری بسیار متفاوت است. این فرآیند بسیار پیچیده است و الزامات بالاتری بر روی دقت و کارایی تجهیزات قرار می گیرد.
در سطح تولید، هنوز ابهاماتی در باتری‌های استوانه‌ای بزرگ وجود دارد، به‌عنوان مثال، اینکه آیا روش پردازش زبانه تمام زبانه، زبانه برش یا زبانه اریب‌دار است. فن آوری پردازش شامل فرآیندهای صاف کردن و فشار دادن است. جوشکاری صفحه و قطب کلکتور، صفحه کلکتور و پوشش پوسته/پایین نیز مشکل دشوارتری است.
در واقع، همانطور که تسلا که باتری‌های استوانه‌ای بزرگ سری 46 را وارد صنعت کرد، در چند سال گذشته مکرراً در تحقیقات و توسعه فناوری کلیدی و بهینه‌سازی مهندسی پیشرفت کرده است. طبق گزارش رسانه ها، تا ژوئن سال جاری، در نزدیک به چهار سال، کارخانه فوق العاده تسلا در آستین، تگزاس، تنها 50 میلیون و 4680 باتری استوانه ای بزرگ تولید کرده است. از این میان، حدود 40 میلیون و 4680 باتری در سال گذشته تولید شده است. تسلا همچنین مدت زیادی را صرف تحقیق و توسعه فناوری کلیدی، بهینه سازی فرآیند و بهبود بازده خط تولید کرده است.
شایان ذکر است که در این مرحله، به دلیل دشواری در بهبود فرآیندها، بازده و عملکرد، با نگاهی به شرکت‌های جهانی باتری، خروجی هر شرکت همچنان نسبتاً محدود است و باتری‌های استوانه‌ای بزرگ مزیت رقابتی در هزینه و عملکرد را از خود نشان نداده‌اند. .
نه تنها این، هزینه های سرسام آور مواد از باتری های استوانه ای سری 21700 به 46، کاهش هزینه های باتری های استوانه ای سری 46 را نیز دشوارتر می کند.
با در نظر گرفتن مواد پوسته فولادی و پوشش پایین مورد استفاده در باتری‌های استوانه‌ای بزرگ، مواد فولادی با روکش نیکل فعلی دارای مزایای نسبی در رسانایی، مقاومت داخلی و جوش‌پذیری هستند و می‌توانند نسبتاً نیازها را از نظر مقاومت در برابر خوردگی برآورده کنند. مواد اساسا از خارج وارد می شود. " در مقایسه با باتری های استوانه ای 21700 سنتی، هزینه پوسته های فولادی نیکل اندود مورد استفاده در 4680 باتری استوانه ای 8 تا 10 برابر افزایش یافته است." شو تائو، مدیر کل شرکت فناوری انرژی گوانگژو دونگشی چوانگژان، با مسئولیت محدود، به باتری چین گفت.
در ابتدا، باتری‌های استوانه‌ای بزرگ به‌عنوان ابزاری کم‌هزینه برای کارایی، ایمنی و ساخت فوق‌العاده در نظر گرفته می‌شدند و مورد علاقه تعدادی از خودروسازان از جمله تسلا، BMW، جنرال موتورز، پورشه و NIO قرار گرفتند. با این حال، امروزه به دلیل دشواری در شکستن گلوگاه‌ها در فرآیند، ساخت و بازده و همچنین افزایش هزینه‌های مواد، بیشتر خودروسازان در بازار داخلی دیگر چندان مشتاق باتری‌های استوانه‌ای نیستند.
02
چگونه از بن بست خارج شویم؟
"چهار سال از راه اندازی باتری استوانه ای بزرگ در سال 2020 می گذرد. همه شرکت ها بودجه و نیروی انسانی زیادی را برای تحقیق و توسعه سرمایه گذاری کرده اند، اما هنوز گلوگاه هایی در فرآیند باتری سری 46 (تولید) وجود دارد. هزینه 46 سلول باتری استوانه ای تولید انبوه هنوز نسبتاً بالا است. " خو تائو معتقد است که این عمدتا به این دلیل است که صنعت از ابتدا بر روی استفاده از باتری استوانه ای سری 46 فقط بر روی خودرو تمرکز کرده است. ، و جهت نصب خودرو است. "این وسیله نقلیه دارای الزامات بسیار بالایی برای کیفیت باتری است و چرخه توسعه و تأیید نسبتا طولانی است. این امر منجر به تولید مقیاس کوچک استوانه ای بزرگ در مراحل اولیه شده است و بسیاری از مشکلات به آرامی آشکار شده اند. زمان زیادی طول می کشد تا فرآیند شکسته شود و حاصل شود."
عدم تولید انبوه در مقیاس بزرگ به این معنی است که تمام مشکلات باتری های استوانه ای بزرگ را نمی توان در مدت زمان کوتاهی به طور کامل آشکار کرد و بسیاری از مشکلات فرآیند همچنان در خطوط تولید در مقیاس کوچک و متوسط ظاهر می شود. شرکت های باتری سازی و شرکت های خودروسازی باید بارها و بارها آنها را تأیید و حل کنند.
زو تائو معتقد است که برای دستیابی به بلوغ فناوری و فرآیندهای باتری استوانه ای بزرگ و همچنین بهبود سریع عملکرد، کل صنعت باید مقیاس و حجم کافی برای تولید انبوه باتری استوانه ای بزرگ داشته باشد و تمام مشکلات احتمالی را در اسرع وقت آشکار کند. تا حد امکان، و سپس، با همکاری زنجیره صنعتی، فناوری، فرآیندها و مشکلات تولید مرتبط را در یک دوره زمانی نسبتاً سریع شکسته و واقعاً به کاهش سریع هزینه و بهبود عملکرد باتری‌های استوانه‌ای بزرگ دست یابید.
در مقایسه با الزامات کیفیت بالای باتری‌های استوانه‌ای بزرگ و سرمایه‌گذاری عظیم در خطوط تولید وسایل نقلیه کامل، زو تائو معتقد است که " توسعه باتری‌های استوانه‌ای بزرگ نیازی به نصب خودرو ندارد. همچنین فضای زیادی برای سناریوهای غیر از نصب خودرو، مانند ذخیره انرژی طولانی مدت وجود دارد . با بهره‌گیری از مزایای باتری‌های استوانه‌ای بزرگ در زمینه‌هایی که با الزامات کیفی نصب خودرو متفاوت است، مانند ایمنی بالا، ظرفیت بالا، گروه‌بندی انعطاف‌پذیر و بازیافت، در تحقق تولید انبوه باتری‌های استوانه‌ای سری 46 در مقیاس بزرگ پیشرو خواهیم بود. . در این فرآیند مشکلات باتری های استوانه ای بزرگ به طور کامل آشکار می شود و به تدریج راه حل هایی پیدا می شود و به کیفیت خودروی کامل باز می گردد. من معتقدم که این کمک بزرگی به بلوغ فناوری باتری های استوانه ای بزرگ و بهینه سازی هزینه خواهد کرد."
به گفته باتری چین، شرکت‌های باتری از جمله حوا انرژی، پنگهویی انرژی، هایچن انرژی ذخیره سازی، سینو-بلژیکی جدید انرژی، هوافضا لیتیوم باتری، و لیهوا قدرت عرضه کنید باتری‌های بزرگ استوانه‌ای لیتیوم فسفات آهن مناسب برای بازار ذخیره‌سازی انرژی را کاوش کرده‌اند.
اخیراً رسانه‌ها گزارش دادند که تسلا بر فرآیند الکترود خشک مسلط است و انتظار می‌رود تا قبل از پایان سال 4680 باتری را که به طور کامل از الکترودهای خشک استفاده می‌کنند، تولید و نصب کند. انتظار می رود کاهش تجهیزات و مواد تولیدی که توسط الکترودهای خشک ایجاد می شود، هزینه باتری های استوانه ای بزرگ سری 46 را کاهش دهد.
از نظر کاهش هزینه مواد، خو تائو گفت که در حال حاضر مواد پوسته فولادی باتری استوانه ای بزرگ عمدتاً وارد می شوند و تقریباً جایی برای بهینه سازی هزینه وجود ندارد. در آینده، با بومی سازی تدریجی مواد مرتبط، انتظار می رود هزینه ها حدود 30 تا 40 درصد کاهش یابد. گزارش شده است که از سال 1999، دونگشی چوانگژان با شرکت نیپون فولاد ژاپن برای توسعه، تولید، پردازش و توزیع مواد ویژه " برای پوسته های فولادی باتری ها همکاری می کند. در زمینه مواد پوسته فولادی باتری استوانه ای، این شرکت سال ها با بسیاری از شرکت های پیشرو باتری داخلی همکاری عمیقی داشته و توسعه صنعت مواد پوسته فولادی باتری را پیشرو بوده است. در حال حاضر، این شرکت در حال تسریع ساخت و ساز و بهبود مستمر تحقیق و توسعه و راه حل های بهینه سازی هزینه برای مواد پیشرفته برای باتری های استوانه ای است.
می‌توان پیش‌بینی کرد که در آینده، با شروع تولید انبوه در زمینه‌های بیشتر و شرکت‌های زنجیره صنعت باتری با یکدیگر همکاری می‌کنند تا به طور مستمر فرآیندهای مرتبط را بشکنند و نقاط دردناک تولید کنند، تولید انبوه در مقیاس بزرگ و نصب باتری‌های استوانه‌ای بزرگ خواهد بود. به زودی بیا
گزارش تحقیقات اوراق بهادار هوآتای پیش‌بینی می‌کند که تا سال 2027، انتظار می‌رود ظرفیت نصب شده جهانی باتری‌های استوانه‌ای بزرگ به 429 گیگاوات ساعت، با اندازه بازار مربوطه 214.48 میلیارد یوان، و نرخ رشد ترکیبی سالانه 110.7 درصد از سال 2023 تا 2027 برسد. باتری‌ها در ذخیره‌سازی انرژی و سایر بازارهای برق استفاده می‌شوند، باتری‌های استوانه‌ای بزرگ با عملکرد نهایی، ایمنی نهایی و راندمان نهایی تولید واقعاً می‌توانند سهم بیشتری از بازار را با هزینه نهایی به دست آورند.