Из чего состоит батарея для Tesla Model S
Компания Tesla Motors совершила настоящий прорыв на рынке электромобилей, впервые предложив покупателям экологически чистые серийные машины с выдающими динамическими характеристики и приемлемым для каждодневного использования запасом хода.
Согласно US Environmental Protection Agency (EPA) заряда литий-ионного аккумулятора емкостью 85 кВт/ч хватает на 265 миль (426 км) пробега, что позволяет Model S преодолевать наибольшую дистанцию из доступных на рынке электромобилей. При этом от 0 до 100 км/ч подобная машина разгоняется всего за 4,4 секунды.
Секрет успеха Tesla Model S — в эффективных литий-ионных батареях высокой емкости, поставщиком базовых элементов для которых является известная японская фирма Panasonic. Вокруг батарей Tesla ходит немало слухов и домыслов, поэтому один из владельцев и энтузиастов Tesla из США решил полностью разобрать использованную батарею для Tesla Model S емкостью 85 кВт/ч, чтобы детально изучить ее конструкцию. Кстати, ее стоимость, как запчасти, составляет 12 тысяч долларов.
Блок аккумуляторов Model S находится в днище автомобиля (по сути это и есть пол машины), за счет чего Tesla имеет очень низкий центр тяжести и великолепную управляемость. Батарея крепится к силовой структуре кузова при помощи мощных кронштейнов.
Батарейный отсек состоит из 16 крупных отдельных блоков, соединенных паралельно и надежно защищенных от внешней среды металлическими пластинами, поэтому, чтобы добраться до внутренней начинки этот «панцырь» пришлось сорвать. Сверху блоки источников питания укрыты дополнительным кожухом из прозрачного пластика, который призван исключить попадание влаги и короткие замыкания.
Перед окончательный разборкой были проведены замеры вольтажа, которые показали, что батарея полностью исправна и способна подавать электроэнергию.
Собраны аккумуляторы очень плотно, четко и качественно: подгонка деталей — на самом высоком уровне. На производстве задействованы современные роботы, а в цехах царит абсолютная стерильность: выдерживается даже определенная температура и влажность.
В каждом из 16 блоков находится 6 групп по 74 маленьких элементов в виде цлиндрических капсул — литий-ионных ячеек Panasonic 18650 весом 46 грамм. Они поразтельно похожи на обычные пальчиковые батарейки. Схема их расположения и взаимодействия держится в строжайшем секрете и даже раскурочив аккумулятор докопаться до инженерных тайн практически невозможно: китайцам скопировать конструкцию будет весьма проблематично.
В качестве анода у этих капсул используется графит, а для катода применяется NCA (никель, кобальт, оксид алюминия). Номинальный вольтаж одной капсулы — 3,6 В.
В наиболее мощном аккумуляторе емкостью 85 кВт/ч число таких батарей-ячеек достигает 7104 штук. Общий вес аккумулятора в сборе составляет примерно 540 кг, при этом его длина достигает 210 см, ширина — 150 см, а толщина — 15 см. Отдача только одного из 16 блоков эквивалентна примерно 100 батареям для ноутбука среднего уровня!
При постройке батареи Tesla используются комплектующие, изготовленные в самых разных странах: Индии, Мексике, Китае, но окончательная сборка осуществляется в США, о чем информирует фирменная лейба. Кстати, Tesla дает на батарею 85 кВт/ч гарантию 8 лет без ограничения по пробегу, что как бы намекает на их качество.
Также в моем блоге можно почитать о советском электромобиле ВАЗ-2801.
Эволюция аккумуляторов для электромобилей: пять лучших видов аккумуляторов сегодня
Аккумуляторы для электромобилей прошли долгий путь с момента их появления, что позволило массовому внедрению электромобилей и кардинальным изменениям в автомобильной промышленности. Благодаря постоянным исследованиям и разработкам, технологии аккумуляторов быстро эволюционировали, что привело к повышению эффективности, увеличению дальности хода и сокращению времени зарядки. В этой статье мы рассмотрим эволюцию аккумуляторов для электромобилей и рассмотрим пять основных типов аккумуляторов, используемых в электромобилях сегодня.
Эволюция аккумуляторов для электромобилей
Свинцово-кислотные аккумуляторы
Первые коммерчески успешные электромобили начала 20-го века использовали свинцово-кислотные аккумуляторы. Эти аккумуляторы были тяжелыми, обладали низкой энергетической плотностью и коротким сроком службы. Однако они послужили отправной точкой для разработки современных аккумуляторов для электромобилей.
Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы
Аккумуляторы NiCd появились в 1960-х годах, предлагая более высокую энергетическую плотность и дольше служащие по сравнению с свинцово-кислотными аккумуляторами. Однако они имели высокую стоимость производства и представляли экологическую опасность из-за токсичности кадмия.
Никель-металл-гидридные (NiMH) аккумуляторы
Вышли на рынок в 1980-х годах, NiMH аккумуляторы были значительным улучшением по сравнению с NiCd аккумуляторами. Они обладали более высокой энергетической плотностью и были более экологически безопасными. Аккумуляторы NiMH использовались в первом поколении Toyota Prius, выпущенном в 1997 году.
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы
Литий-ионные аккумуляторы стали важным этапом в эволюции аккумуляторов для электромобилей. Впервые использованные в электромобилях в начале 2000-х годов, Li-ion аккумуляторы предлагают более высокую энергетическую плотность, меньший вес и более долгий срок службы. Они быстро стали стандартом отрасли и использовались в большинстве электромобилей, включая Tesla.
Пять лучших видов аккумуляторов для электромобилей сегодня
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы
Li-ion аккумуляторы по-прежнему остаются самым популярным выбором для производителей электромобилей. Их высокая энергетическая плотность, малый вес и долгий срок службы делают их идеальными для электромобилей. Распространенные химические составы семейства Li-ion включают литий-кобальтовый оксид (LCO), литий-марганцевый оксид (LMO), литий-фосфат железа (LiFePO4) и литий-никель-марганцевый-кобальтовый оксид (NMC).
Твердотельные аккумуляторы
Твердотельные аккумуляторы являются разрабатываемой технологией, которая заменяет жидкий электролит в традиционных Li-ion аккумуляторах на твердотельный электролит. Это изменение обещает более высокую энергетическую плотность, повышенную безопасность и быстрое время зарядки. Компании, такие как Toyota, QuantumScape и Solid Power, активно разрабатывают эту технологию для будущих электромобилей.
Литий-серные (Li-S) аккумуляторы
Li-S аккумуляторы предлагают более высокую теоретическую энергетическую плотность по сравнению с Li-ion аккумуляторами, что делает их привлекательным вариантом для будущих электромобилей. Низкая стоимость и обильное предложение серы также способствуют их потенциалу. Однако технология все еще находится в начальной стадии разработки, и перед широким внедрением необходимо решить такие проблемы, как короткий срок службы и низкая мощность.
Литий-воздушные (Li-Air) аккумуляторы
Li-Air аккумуляторы имеют потенциал достижения чрезвычайно высокой энергетической плотности, что делает их интересным вариантом для электромобилей. Они работают с использованием кислорода из воздуха в качестве материала катода, что снижает вес и стоимость. Однако Li-Air аккумуляторы сталкиваются с серьезными техническими проблемами, такими как низкая перезаряжаемость и разработка подходящего электролита, которые необходимо решить перед коммерческим использованием.
Натрий-ионные (Na-ion) аккумуляторы
Na-ion аккумуляторы считаются возможной альтернативой Li-ion аккумуляторам из-за обильного предложения и низкой стоимости натрия. Они имеют сходства с Li-ion аккумуляторами по структуре и принципу работы, однако технология все еще находится в начальной стадии разработки. Исследования продолжаются с целью устранения недостатков, таких как более низкая энергетическая плотность и более медленная скорость зарядки по сравнению с Li-ion аккумуляторами.
Эволюция аккумуляторов для электромобилей характеризуется быстрыми технологическими прорывами и растущим использованием электромобилей. Начиная с ранних дней свинцово-кислотных аккумуляторов и заканчивая текущим преобладанием литий-ионных аккумуляторов, стремление к повышению энергетической плотности, увеличению срока службы и ускорению времени зарядки продолжается.
Как устроен аккумулятор электромобиля Tesla Model S
Тесла Моторс является создателем поистине революционных экомобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими их использование буквально ежедневно.
Сегодня мы заглянем внутрь батареи электромобиля Tesla Model S узнаем как она устроена.
По данным североамериканского Агентства по защите окружающей среды (ЕРА), Model S достаточно одного подзаряда батарей объемом 85 кВт*ч для преодоления более 400 км, что является самым значимым показателем среди подобных автомобилей, представленных на специализированном рынке. Для разгона до 100 км/час электрокару достаточно лишь 4,4 секунды.
Залогом успеха данной модели является наличие литий-ионных батарей, основные составляющие которых поставляются для Тесла компанией Panasonic. Аккумуляторы Тесла овеяны легендами. И поэтому один из обладателей такой батареи решился нарушить ее целостность и выяснить, что она представляет из себя внутри. Кстати, стоимость подобной батареи равна 45 000 USD.
Аккумулятор расположен в днище, благодаря чему Тесла обладает низким центром тяжести и прекрасной управляемостью. Присоединяется он к кузову посредством кронштейнов.
Батарейный отсек формируют 16 блоков, которые параллельно соединены и ограждены от окружающей среды посредством металлических пластин, а также, пластиковой накладкой, предотвращающей попадание воды.
Вскрытие аккумулятора Tesla Model S
До того, как полностью ее разобрать, было замерено электрическое напряжение, подтвердившее рабочее состояние батареи.
Сборка аккумуляторов отличается высокой плотностью и точностью подгонки деталей. Весь процесс комплектации проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов.
Каждый блок состоит из 74 элементов, по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками (литий-ионные ячейки Panasonic), разделенных на 6 групп. При этом, выяснить схему их размещения и работы почти нереально — это большой секрет, а значит, сделать реплику данной батареи будет крайне трудно. Китайский аналог аккумулятора Tesla Model S мы врядли увидим.
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.
При сборке своих батарей Тесла применяют элементы, произведенные в различных странах, таких, как Индия, КНР, Мексика, но финальная доработка и комплектация производятся в Соединенных Штатах. Компания предоставляет гарантийное обслуживание своей продукции на срок до 8 лет.
Теперь и вы знаете из чего состоит аккумулятор электромобиля Tesla Model S.
Уоррен Баффет поставил на литий-ионные батареи. Как можно заработать вам?
Цены на литий-ионные аккумуляторы снижаются, а привлекательность производителей электромобилей для инвесторов растет. У автопроизводителей большие планы на будущее, а среди инвесторов в сектор — оракул из Омахи
Фото: Tesla
Рынок электромобилей заметно оживился за последние десять лет. На конец 2018 года в мире было уже 5,1 млн электромобилей. А это на 60% больше, чем в конце 2017 года. Многие автомобилисты перешли на машины с электрической тягой после ужесточения регулирующими органами требований к количеству вредных выхлопов в атмосферу. Это связано с тем, что электромобили считаются более экологичным видом транспорта. За десятилетие сильно упали и цены на электрокары. Дело в том, что одновременно с ростом продаж электромашин выросло производство аккумуляторных (литий-ионных) батарей, стоимость которых к тому же снизилась на 85%. Аккумуляторы — одна из самых важных, но до недавнего времени чрезвычайно дорогих частей электромобиля. Еще несколько лет назад их стоимость доходила до половины стоимости машины.
Помимо автомобилей, литий-ионные аккумуляторы как накопители энергии используются во многих областях экономики. Так что есть много способов, чтобы заработать на аккумуляторах, считают в CNBC. Наиболее очевидным вложением могут быть бумаги автомобильных компаний — таких как Tesla или Ford.
Когда появились литий-ионные аккумуляторы
Литий-ионные аккумуляторы были разработаны еще в 1970-х годах. Но только в 1991 году компания Sony нашла им первое коммерческое применение. Она встроила их в портативный видеорегистратор. Сейчас такие батареи можно найти почти везде — от айфонов до медицинских приборов, самолетов и международной космической станции. В прошлом году трем ученым, разработавшим литий-ионную батарею, была присуждена Нобелевская премия по химии. Литий-ионные батареи — это ключ к снижению зависимости от ископаемого топлива, пишет CNBC. По оценкам швейцарского банка UBS, за ближайшее десятилетие рынок накопителей энергии может вырасти до $426 млрд.
Tesla — первопроходец на рынке электромобилей
Первой автомобильной компанией, которая выпустила на рынок электромобиль с питанием от литий-ионной батареи, стала Tesla: в 2008 году был представлен полностью электрический спортивный автомобиль Tesla Roadster. В то время автопроизводители разрабатывали гибридные модели, сочетающие бензиновый и электрический двигатели. О полностью электрической тяге речь не шла, поскольку такие автомобили стоили недешево. К примеру, Tesla продавала Roadster за $110 тыс. Сейчас производство электромобилей — уже более выгодный и менее трудозатратный бизнес, чем выпуск машин с бензиновым мотором. Практически все автопроизводители либо уже продают, либо планируют выпускать полностью электрические или по крайней мере гибридные автомобили.
Большие планы
В ноябре Ford сообщил, что начинает прием заказов на Mustang Mach-E. Это полностью электрический автомобиль легендарной модели. Ford разработал Mustang Mach-E одним из первых в линейке 40 электромобилей, которые Ford планирует изготовить к 2022 году. Volkswagen в марте пересмотрел свои планы по производству электромобилей. К 2028 году компания намеревается выпустить 70 новых моделей электромобилей. Предыдущий ориентир составлял 50 машин. В прошлом году глава концерна GM Мэри Барра сообщила инвесторам, что в 2021 году компания планирует выйти на безубыточное производство электромобилей. А британский Jaguar Land Rover, принадлежащий индийской Tata Motors, намерен в ближайшее десятилетие превратить компанию в чистого производителя электромобилей. По данным Международного энергетического агентства, в мире только за 2018 год было продано 1,98 млн электромобилей, заряжаемых от внешнего источника питания. Как мы писали выше, общее количество машин на электрической тяге составило 5,1 млн. Пока это относительно немного, поскольку сейчас на дорогах в совокупности более 1 млрд автомобилей. Однако эксперты ожидают, что доля электромобилей будет расти. Bloomberg NEF прогнозирует, что к 2040 году из общего объема продаж 57% придется на электромобили.
Кто производит батареи
Как и многие автопроизводители, Tesla отдает производство батарей на аутсорсинг. Специально для Tesla их делает японская Panasonic. Впрочем, самой разработкой батарей производитель занимается сам. Не так давно аналитики Credit Suisse написали, что отдают должное компании Tesla за разработку батарей. Акции компании демонстрируют наихудшую динамику в секторе, однако у Tesla есть преимущество перед другими производителями электромобилей, считают в банке. И это сфокусированность Tesla на аккумуляторах для электромобилей. «Мы считаем, что Tesla является лидером в областях, которые могут определить будущее автомобилестроения. Это программное обеспечение и электрификация», — заявил аналитик Credit Suisse Дэн Леви. Недавно издание Reuters провело исследование, назвав имена крупнейших в мире производителей аккумуляторных батарей для электромобилей. Лидер этого рынка — китайская Contemporary Amperex Technology. Она сотрудничает с такими автопроизводителями, как BMW, Volkswagen, Daimler, Volvo, Toyota и Honda. Уже упомянутая Panasonic — на втором месте. Компания производит аккумуляторы для электромобилей в Японии и Китае. Однако главная фабрика у Panasonic расположена в Неваде (США). Там производятся батареи для машин Tesla. В тройку крупнейших в мире производителей батарей для электромобилей вошла и китайская BYD. Она использует батареи в основном для собственных автомобилей и автобусов, но планирует запустить производство в Европе. Примечательно, что в BYD инвестировал деньги знаменитый инвестор Уоррен Баффет . Ему принадлежит 25% компании.
А что с акциями
На данный момент аналитики не верят в рост Tesla. Консенсус, собранный сервисом Refinitiv, ожидает, что в ближайший год акции производителя подешевеют на 33%, до $315 за штуку. Тем не менее эксперты, вошедшие в консенсус, рекомендуют держать бумаги Tesla. По акциям Ford рекомендация также держать. Но эксперты в среднем полагают, что на горизонте года они вырастут на 11%, до $10,23 за бумагу. Начать инвестировать можно прямо сейчас на РБК Quote. Проект реализован совместно с банком ВТБ. Американский бизнесмен и один из известнейших инвесторов в мире. Основной владелец и CEO инвестхолдинга Berkshire Hathaway.