発表からほぼ 2 年が経ち、テスラの 4680 フォーマットのセルはアメリカのメーカーの車両に統合され始めています。誰が製造しているのか、顧客にとってのメリットは何なのか、そしてテスラにおけるバッテリーの将来はどのようになるのでしょうか?これらの新しいバッテリーについて知っておくべきことはすべてここにあります。
2020年の夏の終わりに、テスラは、革新的な新しいバッテリーセルを発表しました。バッテリーの日2年後、これを搭載したイーロン・マスクの会社の最初の車両がメーカーの生産ラインを離れ、その約束を現実と比較する時が来た。
今日は、顧客とテスラの両方が 2022 年にどのような関心を持っているかを明らかにするために、4680 セルについて私たちが知っていることすべてに立ち返ります。さらに、テキサスの会社が提示したものに競合他社がどのように対応しなければならなかったのかを検討する前に、これまでこのブランドの車両で使用されていた古典的なセルとの主な違いを思い出してみましょう。 4680 セルは、コスト、自律性、充電電力の点で、私たちが知っている電気自動車を根本的に変えることができるでしょうか?
「4680」セルの紹介
テスラが発表した新しいセルについて話すときに、なぜ「4680」セルについて話すのでしょうか?非常に単純に、それは直径46ミリメートル、高さ80ミリメートルのシリンダー2170 と呼ばれるこれまで使用されていた古典的な形式とは対照的に、直径 21 ミリメートル、高さ 70 ミリメートルの円柱です。
上の画像は、プレゼンテーション中にテスラによって共有されたもので、2020 年に同ブランドの車両に存在していたものと比較して、この 4680 フォーマットを使用することで予想される利益をいくつかの主要な数値で要約しています。私たちはそれを学びます5 倍のエネルギーを蓄え、6 倍の電力を放出します。もちろん、この数字はバッテリー パック全体ではなく、単一の 2170 セルと比較されるものです。4680 セルの数が少なくなることを考慮すると、同等のサイズと重量の 4680 セル パックに 5 倍以上のエネルギーが蓄えられることはありません。同じ体積内の 2170 セルよりも多くのセルが含まれます。
実際、バッテリーパックを構成すると、4680 セルのパックで期待される自律性は 16% 向上するはずです古いセル形式のパックに比べて、体積と重量は同等です。これにより、たとえば、テスラ モデル YWLTPの自律走行距離は現在の565キロメートルから650キロメートルを超えることになる。
これらの 4680 セルの利点は、上で思い出した数値以外に次のとおりです。製造工程の簡略化革新的なデザインだけでなくコスト削減も可能です。このようにテスラは、この10年間の大きな問題の1つであるバッテリーセルの生産において大幅な進歩を遂げている。今後数年間で需要は爆発的に増加するため、可能な限り複雑でない生産回路を備えたメーカーが大きな勝者となることは間違いありません。
4680 セル設計の秘密は、小さなコネクタまたはタブ (タブ英語で)、あるいはむしろ上記のコネクタがない場合(テーブルレスデザイン）。通常、電子が陰極から陽極に移動できるように、1 つまたは複数の金属コネクタが電池の電極にはんだ付けされています。テスラは、これらの小さなコネクタを排除した設計により、その代わりにアノードの全長を走る長い導体を使用し、電子がアノードからカソードまで移動する距離を 5 で割ることができます。
カバーされる経路を最小限に抑えることで、セルの温度上昇が大幅に軽減されます。したがって、爆発や火災のリスクが制限されますしかし、何よりも、同等の温度でより小さなセルよりも多くのエネルギーを蓄えることができます。したがって、テスラの約束は、セルが大きくなると充電速度が遅くなるという、これまで業界全体がたどってきた傾向を変えることである。
ただし、場合によっては読み取られる可能性があるショートカットに陥らないように注意してください。テスラは4680セルで充電時間を短縮すると約束しなかった、しかしその代わりに、上のグラフが要約しているように、2170形式のセルと比較してわずかに増加するだけであると発表しました。
一部の車両が日の目を見るには、この 4680 フォーマットが必要なため、テスラの新しいセルに関するこの理論はすべて、現在現実の世界でテストされています。それでは、メーカーが何を計画しているかを見てみましょう。
その恩恵を受ける車両
2020 年のバッテリー デーの時点で、テスラは新しい革命の形で 4680 セルに何が計画されているかを明らかにしました。構造パック。これまでは、バッテリーセルがモジュールに組み立てられ、いくつかのモジュールでバッテリーパックが形成され、車両のシャーシに設置されていました。テスラは、新しい 4680 セルを使用して、バッテリー パックを車両の構造要素にすることを計画しています (セル・トゥ・パック）、という意味で、車の前部と後部を接続するパック自体、シャーシの不可欠な部分を形成します。
このアイデアは自動車では革新的ですが、航空からインスピレーションを得ています。航空機では、翼の内側にタンクを追加するのではなく、飛行機の翼がタンクのように構築されることがあります。これは構造バッテリーパックでも同じ原理であり、質量を約 10% 削減し、最大 370 個の部品を節約そして車体要素。
4680 フォーマットのセルのこの構造パックは、テスラ製の少なくとも 3 台の車両に不可欠です。ロードスター、サイバートラック、そしてテスラセミ。これらがかなり前（セミとロードスターは 2017 年）に発表された車両であることにきっとお気づきでしょう。サイバートラックの 2019 年）、市場に登場するのはまだ先のことです。
確かに、イーロン・マスクの会社が以前のモデルのリリースで私たちに慣れ親しんでいた遅れに加えて、ロードスターには、有名な 4680 セルが必要であり、製造がより複雑な他のセルでは達成できない規模の経済が必要です。サイバートラックは、これらの 4680 セルだけでなく、まだ準備が整っていない車体製造プロセスも必要とします。
しかし、バッテリーデーのプレゼンテーションから 2 年後、実際には少数の 4680 セルが存在しており、テスラからの将来の需要に応えるためにいくつかの企業が生産を開始しています。それでは、今日これらの細胞がどこから来たのかを見てみましょう。
4680 個のセルを製造しているのは誰ですか?
テスラはカリフォルニア州フリーモントの工場に4680セルの試験生産ラインを設置しているが、約2年前に設定した生産目標を達成できていない。実際、2022 年第 2 四半期の財務結果のプレゼンテーション中に、同社は、週に1,000台の車を生産するのに十分なセルがないことを確認した、それはそれを認めたことに等しい現在予想される生産量は 4 GWh 未満です。
計画は次のとおりです。フリーモント工場のパイロットラインで 2021 年に 10 GWh の 4680 セルを生産します。2022年に100GWhこれから建設される予定の他の路線を数えてみます。現在までのところ、私たちが目標から大きく離れていることは明らかです。テスラはフリーモントのパイロットラインに加えて、テキサス州オースティンのギガファクトリーにも生産ラインを持っているが、2022年第2四半期時点ではベルリンや上海にはまだ生産ラインがなかった。
その結果、他の企業がテスラを助けに来て、メーカーの仕様を満たす4680フォーマットのセルを供給した。このようにして、テスラはパイロットラインで生産できるよりもはるかに大量の 4680 セルから利益を得ることができるようになります。
特に挙げることができるのはLG、パナソニックあるいはサムスン、テスラはこれらのバッテリーに関する契約を締結しましたが、残念ながら生産量は現在に至るまで逸話にとどまっており、期待されていた100GWhには程遠い。。いずれにせよ、4680 個のセルの生産が低かったため、テスラはそれを現在の主力車両であるテスラ モデル Y に組み込むことができました。現時点では、オースティンのギガファクトリーアウトレットでのみ入手可能です。この新しいセル形式が顧客だけでなくテスラにも何をもたらすかを確認してください。
今日の 4680 セルの関心
4680 セルの約束は、バッテリー デーでは必ずしも十分に理解されませんでしたが、一部の人々は、これが最終顧客にとって真の革命になると考えていました。残念ながら、これは事実とは程遠いものであり、その利益は消費者よりもテスラに大きくなるだろう、少なくとも最初は。
自律性の向上
テキサス州の工場から出荷される 4680 セルを搭載した Tesla Model Y は、この有望な技術に興味を持つ多くの人々によって精査されており、最初の顧客からのフィードバックにより、特定の技術的特徴を特定することが可能になりました。まず第一に、これらの Tesla Model Y のバッテリー パックは約 63 kWh の容量を提供し、EPA サイクル自律性は 450 キロメートルで表示されます。比較のために、米国の Tesla Model Y Grande Autonomie には 2170 形式の 78 kWh バッテリー パックが搭載されており、EPA サイクルでの航続距離は 530 キロメートルです。
充電が少し遅くなる
したがって、単純な 3 つのルールにより、78 kWh の 4680 セルを搭載した Tesla Model Y が約 555 キロメートル、つまり古い形式よりも約 5% 優れています、バッテリーデーの時点でテスラが発表した約16％と比較して。さらに、初期の過給テストでは、何ら異常ではない充電曲線が明らかになりました。というのは、バッテリーが 5% から 80% になるまでに 30 分かかったのに対し、2170 フォーマットのセルを搭載した Teslas では同じ運動にかかる時間は 5 分短くなりました。
しかし、これは想定内のことでした。第一に、テスラは自社車両からのデータを使用して車両の耐用年数にわたって充電曲線を最適化しているためですが、また、セルの直径が大きいため、許容される充電電力が制限されるためです。上で説明しましたが、大型セルの難しさは急速充電をサポートする能力にあり、たとえテスラはスーパーチャージャーの持続時間への影響を制限することに成功したと発表した、それは現在のものよりも優れたものは何も約束していませんでした。
最終顧客にとっての利益は今のところ存在していないしかし、テスラにとって、4680 は大幅な規模の経済を可能にするでしょう。生産が開始されると最終顧客に引き渡されます。生産チェーンのさまざまな場所に分散すると、1 キロワット時の生産コストが約 56% 削減されることが期待されます。
- セル形式の変更により 14%
- エネルギー消費量と生産ラインサイズの削減により 18%
- セル内のシリコンの使用により 5%
- カソードレベルの改善により 12%
- 構造パックのおかげで 7%
さらに、軽量化予想されていたことですが、78 kWh の 2170 セルを搭載した Tesla Model Y Large Autonomy と、オースティン工場から出荷された 63 kWh の 4680 セルを搭載した Tesla Model Y との最新の比較では、バランスの点で非常に小さな違いが示されています。確かに、約15kWh少ないにもかかわらず、あるだけです9キロ減ただし、4680 フォーマットのセルを搭載したモデル Y については、特に車体要素に関して最適化が行われる可能性があります。
今後の値下げは？
したがって、生産量が増加するまで待たなければなりませんが、テスラはバッテリーの製造に関連するコストを大幅に削減し、したがって車両の購入価格を大幅に削減することができます。これにより、サイバートラック、ロードスター、セミの発売も可能となる。しかしイーロン・マスク氏は最近、インフレを抑制しない限り値下げは行わないと発表した。
テスラは 4680 個のセルで強い印象を残していますが、他のプレーヤーはテスラを単独でリードさせずに、日の当たる場所を切り開くつもりです。次に、可能な限り最高のバッテリーを競うゲームでテキサスの企業に勝つために、他のメーカーの提案を検討してみましょう。
コンテストが開催されます
特定のメーカーの場合、来て、ヒュンダイまたはポルシェ、すでに以下を可能にする 800 ボルト アーキテクチャのバッテリーを提供することに誇りを持っています。はるかに速く再充電テスラの将来の 4680 バッテリーよりも、中国の巨大企業 CATL はさらに先を行っているようです。実際、彼は 2022 年の夏の初めに、「」と呼ばれる将来のバッテリーを発表しました。ビルド3.0» 航続距離は最大 1,000 キロメートル、バッテリーはわずか 10 分で 10 ～ 80% 充電されます。これを搭載する最初の車両については、2023 年に予定されています。
最近になっても、CATL はこの時間を半分に分割すると約束しており、5分で80%充電詳細はまだ不明の新しい細胞のおかげです。この新技術の期限は明らかにされていないが、新しい特性を備えたセルを提供するのはテスラだけではない。
しかし、CATLのイノベーションは、可能な限りあらゆる方法で電池セルを調達しようとしているテスラにとって間違いなく利益となるだろう。現在、CATLは上海工場のテスラモデル3推進用のLFP（リン酸リチウム鉄）バッテリーパックを供給しており、イーロン・マスク氏の会社がこの分野で中国の巨人と提携することを気にしていないことを示している。ヨーロッパでは、フォルクスワーゲンはバッテリーの世界でも革命を起こしています、有名な統合セルを備えた間もなくドイツで生産される予定。
したがって、テスラ車の将来は 4680 形式のセルを備えたバッテリーだけで構成されるわけではない可能性が非常に高いです。需要が供給をはるかに上回っている限り、イーロン・マスクの会社はあらゆる分野からのセルを受け入れることにあらゆる関心を持っています。課された仕様を尊重する限り。
いずれにせよ、原材料不足が大幅に増大している状況において、テスラの 4680 セルはグループのさまざまな車両の過半数には程遠い。 2023 年が決定的な年となることは間違いなく、ベルリンのギガファクトリーはそれまでに独自のセルの生産を開始すると予想されています。
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Chiyoye