Batterien
Veröffentlicht auf 24. November 2020 |
von Johnna Crider
24. November 2020 durch Johnna Crider
Auf der Europäischen Batteriekonferenz hat Elon Musk gerade ein Tesla-Batterie-Update veröffentlicht. Auf die Frage nach seinem Schwerpunkt auf Batterieinnovationen, warum er Teslas Schwerpunkt dort legt, was er als die kritischsten Bereiche ansieht, in denen Verbesserungen erforderlich sind, und die Chancen, diese Art von Verbesserungen zu sehen, tauchte Elon sofort ein.
Reichweite – 1.000 Kilometer Fahrzeuge in Entwicklung
"Was die Reichweite betrifft, haben wir meiner Meinung nach gezeigt, dass die Reichweite sehr groß sein kann. Wir könnten es sogar noch länger machen als heute. Unsere Fahrzeuge mit der größten Reichweite haben jedoch eine Reichweite von über 600 Kilometern, und wir könnten tatsächlich mehr als das tun. Einige verbesserte Versionen unserer Fahrzeuge haben eine Reichweite von über 600 Kilometern und nähern sich 700 Kilometern. Und ", fügte Elon hinzu," wir haben sogar langfristig einige in der Entwicklung, die tausend Kilometer schaffen können. " Für diejenigen von uns in Amerika bedeutet dies eine Reichweite von ungefähr 621 Meilen.
15 Jahre Batterien
„Was wir sehen, ist wirklich das grundlegende Hindernis für den Fortschritt mit Batterien, sind die Kosten. Wenn Sie Reichweite haben, wenn Sie schnell aufgeladen werden und dann all dies erreicht werden kann und ein hoher Kalender und eine hohe Lebensdauer haben, können Ihre Batterien 15 Jahre halten – was wir glauben, dass unsere derzeit können – dann was es ist Vor allem geht es darum, die Kosten zu verbessern, damit die Erschwinglichkeit von Batterien, batteriebetriebenen Autos – Elektrofahrzeugen – verbessert wird, so dass sich jeder leisten kann, ein Elektroauto zu kaufen. Das ist wirklich das, was wir als grundlegend ansehen, das verbessert werden muss “, sagte Elon. Dies spiegelt Kommentare wider, die er Anfang dieses Jahres gemacht hat. Siehe: Elon Musk: „Was mich am meisten nervt, ist, dass unsere Autos nicht erschwinglich genug sind. Das müssen wir beheben. “
Verbesserungen & Innovation
„Auf dem Weg dorthin wird es auch Verbesserungen der Energiedichte geben, was sich wirklich in Verbesserungen der Reichweite niederschlägt. Bei der Suche nach kostengünstigeren Batterien kommt es in vielen Fällen tatsächlich zu einer verbesserten Energiedichte, die auch mehr Reichweite bietet. Das langfristige Ziel wäre es, zu versuchen, die Kosten pro Kilowattstunde von etwa 50 Cent oder 55 Cent (Ed: Elon wollte wahrscheinlich 50 oder 55 Dollar pro kWh sagen, beschuldigen Sie den Zeitpunkt des Interviews um 2 Uhr morgens) auf Zellebene zu erreichen eine Batteriebatterie mit großer Reichweite. Um dorthin zu gelangen, sind viele Innovationen erforderlich, sowohl im Zelldesign als auch im Design der Fabrik, in der sie hergestellt werden.
„Beim Bau der Maschine, die die Maschine baut, ist viel mehr Arbeit erforderlich als in der Zelle selbst. Man muss die Zelle richtig gestalten und dann den sehr schwierigen Teil – einUnd ich kann das nicht genug betonen – der sehr schwierige Teil erhöht dann diese Produktion und erreicht tatsächlich eine extrem hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit mit den Zellen.
"Bei Tesla haben wir uns über viele Jahre viel Mühe gegeben. Meistens intern, aber es gab auch einige wichtige Akquisitionen, die dazu beigetragen haben, niedrige Kosten pro Kilowattstunde zu erzielen, und das beabsichtigen wir, in der zukünftigen Gigafactory in der Region Berlin Brandenberg zu bauen “, sagte Elon.
Größte Hürden für die Massenproduktion
Die nächste Frage, die Elon gestellt wurde, war, was die größten Hürden waren, die er in Bezug auf die Massenproduktion sah. "Es gibt genau das Element der Skalierung. Es ist wichtig, Skaleneffekte zu erzielen, um die Batterien erschwinglich zu machen. Daher müssen die Dinge mit extrem hohem Volumen erledigt werden. Das bedeutet eine sehr große Fabrik, und zwar nicht nur eine, die groß ist, sondern auch eine, in der die Zykluszeit durch die Fabrik sehr gering ist. Eine schnelle Zykluszeit mit einer großen Fabrik führt zu einer hohen Leistung.
Innovationsbeispiel: Trockenelektrodenverarbeitung
„Um eine schnelle Zykluszeit und eine hohe Präzision zu erreichen, müssen Sie fortschrittliche Maschinen für jeden Aspekt des Produktionssystems entwickeln. Dies ist wirklich alles, von der Herstellung der Zelle bis zur Herstellung der Elektrodenvorläufer, der Kathode und der Anodenvorläufer – Herstellung der Anoden- und Kathodenmaterialien bis zum Aufbringen auf den leitenden Leiter – dafür haben wir zum Beispiel a Ein ganz besonderes Verfahren, die als Trockenelektrodenabscheidung bezeichnet wird und viel besser für die Umwelt ist. Im Grunde erlaubt es einem, sich anzulegen – die Elektrode so auf das leitende Band aufzubringen, dass kein Lösungsmittel oder Backen erforderlich ist. "
Elon erklärte dann, dass dies normalerweise darin besteht, eine Aufschlämmung der Elektrodenmaterialien zu erzeugen und dann die feuchte Aufschlämmung mit viel Lösungsmittel aufzutragen, das in den Öfen weggebrannt wird. „Dies ist unter Umweltgesichtspunkten offensichtlich selbstoptimal, da die Gase aus dem Lösungsmittel stammen, die Sie dann entfernen müssen. Bei der Verarbeitung trockener Elektroden benötigen Sie das Lösungsmittel jedoch nicht. Sie benötigen die Trockenöfen nicht und können sie direkt anwenden. Das mag einfach klingen, ist aber wirklich sehr schwierig. Tatsächlich stammt ein Großteil der dafür verwendeten Spezialgeräte aus Deutschland und anderen europäischen Ländern.
"Es existiert nicht – es wird gemacht. Es ist wirklich in Planung, und wir haben es jetzt auf einer Art Tisch-Ebene geschafft, und wir streben bald an, es auf Pilot-Client-Ebene zu erledigen, und dann wäre die Absicht für Brandenburgh, es in großem Maßstab durchführen zu lassen… und Das allein bringt viele Designherausforderungen mit sich. “
Elons Pläne für das Batteriezellenwerk in Giga Berlin
„Wir wollen von einer kleinen Pilotanlage, die in Kalifornien im Grunde genommen ein Proof of Concept ist, zu etwas übergehen, das meiner Meinung nach möglicherweise die größte Batteriezellenanlage der Welt sein wird – ich denke, es wird die größte sein . Es wäre in der Lage, mehr als 100 Gigawattstunden pro Jahr zu produzieren, und dann möglicherweise im Laufe der Zeit 200 oder 250 Gigawattstunden pro Jahr. Zu diesem Zeitpunkt war es ziemlich zuversichtlich, dass es das größte Batteriezellenwerk der Welt sein würde.
„Wie ich bereits sagte, viele Prozesse, bei denen wir die Zykluszeit radikal verbessern und Maschinen für den kontinuierlichen Durchflussbetrieb neu entwerfen müssen – das habe ich bei vielen, vielen Gelegenheiten öffentlich gesagt -, um den Prototyp von wirklich zu entwerfen Ich denke, jede fortschrittliche Technologie ist relativ einfach, und dann ist es sehr schwierig, auf eine Massenproduktion zu skalieren.
"Tatsächlich gibt es ein altes Sprichwort:" Es ist wie 1% Inspiration und 99% Schweiß "- bei Batteriezellen könnten es 99,9% sein. Sie werden viele Ankündigungen sehen – diesen Zellendurchbruch, diesen Zellendurchbruch, diesen Technologiedurchbruch – und sagen: "Okay, warum können sie nicht einfach viele davon machen?" Das liegt an der Vergrößerung der Produktion Prozess ist viel schwieriger als etwas auf einem Labortisch zu bewegen.
„In der Tat könnte es hilfreich sein, jedem nur einen Rundgang durch die Tesla-Pilotanlage zu bieten. Wenn Sie sehen, wie intensiv sie selbst auf der Ebene sehr kleiner Pilotanlagen ist, können Sie sich vorstellen, wie viel mehr sie sein würde Das ist vielleicht hundertmal mehr Durchsatz. “
Die Umweltauswirkungen der Batterieproduktion und was er bei Tesla unternimmt, um eine nachhaltigere Ausrichtung zu erreichen
„Ich denke, der Produktionsprozess für trockene Elektroden ist an und für sich schon ein ziemlicher Spielveränderer. Dies ist eine grundlegende Verbesserung gegenüber der Verwendung von Lösungsmittel und der anschließenden Trocknung des Lösungsmittels und der Beseitigung der Ausgasung aus dem Lösungsmittel – das ist mit Sicherheit eine große Verbesserung.
„Es gibt einige proprietäre Methoden, mit denen die Kathode überhaupt hergestellt wird, bei denen wir viele der Schritte vermeiden, die für die Umwelt schwierig zu handhaben sind. Eines der Dinge, die wir tun, ist, dass wir beispielsweise den Kobaltgehalt reduzieren. Damit werden Probleme beim Kobaltabbau vermieden, also wäre es reines Nickel oder fast reine Nickelanode (Ed: Elon wollte Nickel sagen Kathode).
„Und dann – eine Reihe von Schritten zur Verarbeitung der Nickelelektrode entfallen, was dann offensichtlich gut für die Umwelt ist. Wir bewegen uns zu einer Anode mit hohem Siliziumgehalt, aber es ist eine Siliziumanode, bei der das Silizium nicht viel benötigt – es ist nicht energieintensiv, um das Silizium zu erzeugen. Es wird Silizium verwendet, das mit dem in der Solarphotovoltaik vergleichbaren vergleichbar ist.
„Wir haben auch ein Mittel entwickelt, um Lithiumhydroxid ohne Verwendung von Schwefelsäure herzustellen. Tatsächlich wird Natriumchlorid – im Wesentlichen Tafelsalz – verwendet, um das Lithium aus Lithiumtonablagerungen zu extrahieren. Und dieses Speisesalz kann wiederverwendet werden. Es gibt wirklich eine ganze Reihe von Schritten, die durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Umweltauswirkungen der Zellproduktion sehr sauber sind, und Sie könnten direkt neben der Batteriezellenanlage leben und hätten nicht einmal nachweisbare Mengen an Toxinen in der Luft. Wenn Sie also einen Lufttester hätten, würden Sie buchstäblich nichts bemerken.
„Es ist bemerkenswert, dass sich unser Pilotprogramm – Sie wissen, eine Art grundlegende Konzeptgruppe – in der San Francisco Bay Area befindet, die für extreme Umweltanforderungen bekannt ist. Wenn also etwas schlecht war, ist dies wirklich nicht möglich es in der San Francisco Bay Area. "
Echte Lebensfähigkeit von Elektrofahrzeugen
"Nun, ich denke, dies ist wirklich nur eine grundlegende Berechnung der Energiedichte der Batterie – der Zelle und dann des Batteriepacks und dann des integrierten Batteriepacks und des LKW-Chassis. Es ist also eine Gesamtmasse des Sattelschleppers, bevor der Anhänger oder irgendetwas eingeschlossen wird, und können Sie diese Masse auf etwas reduzieren, das mit vorhandenen Diesel-LKWs vergleichbar ist. Ich denke die Antwort ist absolut jaund wir haben gezeigt, dass es mit einem Prototyp-Lkw und einer Reichweite von beispielsweise 500 Kilometern für einen Sattelzug recht einfach, aber trivial ist, um ehrlich zu sein. Und dies setzt voraus, dass es sich um einen LKW handelt, der eine Ladung in der Größenordnung von 40 Tonnen zieht.
„Also, nur ein schwerer LKW – und dann können Sie die Reichweite, wenn Sie möchten, für Langstrecken-Lkw bis zu 800 Kilometern nutzen, und wir sehen im Laufe der Zeit einen Weg, um eine Reichweite von tausend Kilometern zu erreichen mit einem schweren LKW. Dies ist wie ein LKW in der Größenordnung von 40 Tonnen Gesamtmasse, und wir glauben, dass dies für die Speditionen äußerst wettbewerbsfähig und überzeugend sein wird, und wir haben tatsächlich einige Prototypen von Sattelzugmaschinen in Betrieb – haben ist seit über einem Jahr in Betrieb.
„Einige Schlüssel dazu haben eine Art Zelle mit hoher Energiedichte und integrieren diese Zelle dann mit einem Minimum an zusätzlicher Masse in den Rucksack und verwenden dann einen strukturellen Batteriepack, bei dem die Zellen und der Batteriepack tatsächlich Teil des Kerns sind Struktur. Dies ist auch etwas, worüber wir am Battery Day gesprochen haben und das wir natürlich mit dem Sattelzug umsetzen werden.
"Das Nettoergebnis ist, dass Sie im Grunde die gleiche Fracht wie ein normaler Diesel-LKW wie diesen befördern können. Wir denken, vielleicht gibt es eine Tonne Strafe – vielleicht. Zum jetzigen Zeitpunkt denken wir, dass Sie möglicherweise sogar weniger als eine Tonne Nutzlast reduzieren können, aber es könnte langfristig, glaube ich, eine Reduzierung der Nutzlast von null für vier Elektrofahrzeuge bedeuten. “
Tesla Schrägheck?
„Ich denke, es gibt natürlich viele talentierte Designer, Ingenieure in Europa, und ich denke, dass viele der besten Leute wirklich irgendwo arbeiten möchten, wo sie originelle Designarbeiten ausführen. Sie wollen nicht nur die europäische Version von etwas machen, das in Kalifornien entworfen wurde. Ich denke, es ist wichtig, um die besten Talente anzuziehen, originelles Design zu machen. Möglicherweise wäre es in Europa sinnvoll, ein Kompaktauto zu bauen – vielleicht ein Fließheck oder ähnliches. “
Sie können das vollständige Video von Elons Interview sehen Hier.
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Über den Autor
Johnna Crider ist eine Baton Rouge-Künstlerin, Edelstein- und Mineraliensammlerin, Mitglied der International Gem Society und eine Tesla-Aktionärin, die an Elon Musk und Tesla glaubt. Elon Musk riet ihr 2018, an das Gute zu glauben.
Tesla ist eines von vielen guten Dingen, an die man glauben kann. Sie finden Johnna auf Twitter