https://youtu.be/kGFiaWvD-KI
這影片很好的統整與介紹目前車用電池的一切,很值得一看
這系列影片分為兩個部分,節錄一下Part 1 在講什麼
Part 1:
1. 研究製造鋰電池所需的原物料
2. 綜觀一下目前的電池製造業
Part 2:
3. 介紹完整的電池組
4. 最終的汽車製造
5. 鋰電池的回收利用
1. Tesla 用的電池主要是NCA(鎳鈷鋁,LiNiCoAlO2)
優點是能量密度高、生命週期長、充電性能佳
BMW i3、Bolt 用的電池是NMC(鎳錳鈷,LiNiMnCoO2)
能量密度略低,但優點是更為安全
Nissian Leaf 用的電池是LMO(錳酸鋰,LiMn2O4)
Tesla 的電池約可分為三個時期
Stage 1 (2009 - 2012)
這時期用的是18650電池,使用在Tesla Roadster 與初代Model S 上
每輛車約需要11公斤的鈷,用的是沒有矽的純石墨陽極
Stage 2 (2016 - 2018)
這時期用的同樣是18650電池,用在Model S 二代車型與Model X 上
但每輛車所需的鈷降至7公斤,在陽極內加入了少量的矽(約5-15%)
矽的優點是能量容量是石墨的十倍,但完全充電時,石墨只會膨脹7-10%
但矽卻會膨脹300-400%,這會使得電池的生命周期大大減少
Stage 3 (2018 - )
這時期的電池外型變了,2170電池目前只用在Model 3 上
並且每車所使用的鈷降至4.5公斤,同樣使用石墨與矽的混合陽極
(但矽的比例似乎有提升)
先介紹用在陰極上的材料:
鋰(Li),balablabala....(關於鋰的事情幾乎是常識了)
鎳(Ni),在地殼含量約佔0.009%,是Tesla 電池中用的最多的材料
在其他公司的電池中也扮演很重要的角色,2018年每公斤約1.82美元
盛產鎳的加拿大是美國的主要供應鏈
鈷(Co),地殼含量約0.003%,在整個電池供應鏈裡是最關鍵的元素
2018年每公斤價格約為18.20美元,會這麼貴的原因是因為稀少,而且
地球上60%的產量來自於剛果共和國,政治動盪、童工與暴力問題也使得
鈷取得更為不易,所以Tesla 正在積極的減少鈷的用量,預計Tesla的
下一代電池就可以完全不使用鈷
錳(Mn),地殼含量約0.11%,是第11多的元素,Tesla 不用,balabala...
鋁(Al),地殼含量約為8%,是第7多的元素,非常的豐富,供應鏈也成熟
每公斤只要0.39美元
陽極材料:
石墨,每公斤價格約為0.27美元,平均每個Tesla 電池組會用掉54公斤的石墨
就目前的供應鏈來看,這些材料供給讓Tesla 年產100萬輛電動車也不會有任何問題
2. 會什麼Tesla 要使用成千上萬個像18650或是2170這樣的小電池?
而不是像對手一樣使用定製的大型菱柱型電池?
影片給出的答案是為了設計上的靈活性與不同車款之間的共用性
例如如果需要更高的電壓就將電池串聯,若需要更高的電量就並聯
這使得同一種電池就能使用在不同車型甚至是不同用途上面
Tesla 的目標是要以低於100美元/kWh 的成本來生產電池(目前很接近甚至可能超越了)
所以大量生產像2170這種同樣大小的電池是很重要的,可以有效降低成本
而Tesla 自建的Gigafactory 更可以有效控制成本跟生產品質
相較之下,生產Bolt 的GM 是將電池開發完全外包給LG化學
雖然像Tesla 這樣把電池完全掌握在手中的垂直生產成本一開始投入極高
但影片中認為這反而或許是Tesla 最大的優勢