كل ما تحتاج لمعرفته حول بطاريات تسلا الجديدة: المدى، وسرعة الشحن، والتكاليف

وفي نهاية صيف 2020،تسلاقدمت خلية بطارية ثورية جديدة خلاليوم البطارية، اسمه ببساطة: 4680. وبعد مرور عامين، غادرت أولى المركبات المجهزة بها من شركة Elon Musk خطوط إنتاج الشركة المصنعة، وحان الوقت لمقارنة الوعود بالواقع.

سنعود اليوم إلى كل ما نعرفه عن 4680 خلية، لمحاولة تحديد اهتماماتها في عام 2022 لكل من العميل وتسلا. بالإضافة إلى ذلك، سوف نتذكر الاختلافات الرئيسية مع الخلايا الكلاسيكية المستخدمة حتى الآن في سيارات العلامة التجارية، قبل دراسة كيفية استجابة المنافسة لما قدمته شركة تكساس. هل ستتمكن 4680 خلية من إحداث تحول جذري في السيارة الكهربائية كما نعرفها من حيث التكلفة والاستقلالية وقوة الشحن؟

عرض الخلايا "4680".

لماذا نتحدث عن الخلايا "4680" عندما نتحدث عن الخلايا الجديدة التي قدمتها تسلا؟ بكل بساطة لأنه أيبلغ قطر الأسطوانة 46 ملم وارتفاعها 80 ملم، على عكس الشكل الكلاسيكي المستخدم حتى الآن، والذي يسمى 2170 - كما خمنت، أسطوانة يبلغ قطرها 21 ملم وارتفاعها 70 ملم.

تمت مشاركة الصورة أعلاه بواسطة Tesla أثناء العرض التقديمي، وتلخص في بعض الأرقام الرئيسية المكاسب المتوقعة باستخدام تنسيق 4680 هذا مقارنة بما كان موجودًا في عام 2020 في سيارات العلامة التجارية. نحن نتعلم ذلكفهي تخزن طاقة أكثر بخمسة أضعاف وتطلق طاقة أكثر بستة أضعاف. وبطبيعة الحال، يجب مقارنة الأرقام بخلية واحدة مكونة من 2170 خلية، وليس بمجموعة بطارية كاملة: لن يكون هناك خمسة أضعاف الطاقة المخزنة في حزمة مكونة من 4680 خلية ذات حجم ووزن مماثلين - نظرًا لأنه سيكون هناك أقل من 4680 خلية خلايا من 2170 خلية في نفس الحجم.

في الواقع، بمجرد تشكيل حزمة البطارية،يجب أن يكون الحكم الذاتي المتوقع مع حزمة مكونة من 4680 خلية أكبر بنسبة 16٪مقارنةً بحزمة بتنسيق الخلية القديم، بحجم ووزن مماثلين. وينبغي أن يسمح هذا، على سبيل المثال، بـتسلا موديل Yلتتجاوز 650 كيلومترًا من القيادة الذاتية WLTP، مقارنة بـ 565 كيلومترًا اليوم.

وميزة هذه الخلايا البالغ عددها 4680، بخلاف الأرقام المذكورة أعلاه، هيتبسيط عملية التصنيع، وذلك بسبب تصميمها المبتكر، ولكن أيضًا لخفض التكلفة. وهكذا تحقق شركة تسلا تقدمًا جذريًا في إحدى المشكلات الكبرى في العقد الحالي: إنتاج خلايا البطاريات. سوف ينفجر الطلب في السنوات المقبلة، وليس هناك شك في أن الشركات المصنعة ذات دائرة الإنتاج الأقل تعقيدًا ستكون الفائز الأكبر.

يكمن سر تصميم الخلية 4680 في موصل صغير أو علامة تبويب (فاتورة غير مدفوعةباللغة الإنجليزية)، أو بالأحرى في غياب الموصل المذكور (تصميم طاولات). عادة، يتم لحام موصل معدني واحد أو أكثر عند أقطاب الخلية، للسماح للإلكترونات بالانتقال من القطب السالب إلى القطب الموجب. بفضل تصميمه الذي يلغي هذه الموصلات الصغيرة، يستبدلها تسلا بموصل طويل يمتد على طول القطب الموجب، مما يسمح للإلكترونات بتقسيم المسافة التي يتعين عليها قطعها من القطب الموجب إلى الكاثود إلى خمسة.

ومن خلال تصغير المسار المراد تغطيته، سترتفع درجة حرارة الخلية بشكل أقل بكثير،وبالتالي الحد من خطر الانفجار أو الحريق، ولكن قبل كل شيء يسمح بتخزين المزيد من الطاقة مقارنة بخلية أصغر عند درجة حرارة معادلة. وبالتالي، فإن وعد تسلا هو تغيير الاتجاه الذي كانت تتبعه الصناعة بأكملها حتى الآن، والذي يتمثل في القول بأنه كلما كانت الخلايا أكبر، كلما كانت سرعة شحنها أقل.

ولكن كن حذرًا حتى لا تقع في اختصار يمكن قراءته أحيانًا:لم تعد شركة Tesla بتقليل وقت الشحن بخلاياها البالغ عددها 4680 خلية، ولكن بدلاً من ذلك أعلن أنه سيتم زيادته قليلاً فقط مقارنة بخلايا تنسيق 2170، كما يلخص الرسم البياني أعلاه.

يتم الآن اختبار كل هذه النظرية حول خلايا تسلا الجديدة في العالم الحقيقي، نظرًا لأن بعض المركبات يجب أن يكون لها هذا الشكل 4680 لترى ضوء النهار. لذلك دعونا نرى ما خططت له الشركة المصنعة.

المركبات التي ينبغي أن تستفيد منها

وفي وقت يوم البطارية 2020، أوضحت تسلا ما كان مخططًا له للخلايا الـ 4680، في شكل ثورة جديدة:الحزمة الهيكلية. حتى الآن، تم تجميع خلايا البطارية في وحدات، وشكلت عدة وحدات حزمة بطارية، والتي تم وضعها بعد ذلك على هيكل السيارة. ومع خلاياها الجديدة المكونة من 4680 خلية، تخطط تسلا لجعل حزمة البطارية عنصرًا هيكليًا في السيارة (من خلية إلى حزمة)، بمعنى أنه سيكونالعبوة نفسها التي تربط الجزء الأمامي بالجزء الخلفي من السيارة، وتشكل جزءًا لا يتجزأ من الهيكل.

الفكرة مبتكرة في السيارات، ولكنها مستوحاة من الطيران، حيث يتم بناء أجنحة الطائرة أحيانًا مثل الدبابات، بدلاً من الاضطرار إلى إضافة دبابة داخل الجناح. وهذا هو نفس المبدأ بالنسبة لحزمة البطارية الهيكلية، مما يسمح بـتخفيض في الكتلة بحوالي 10%، مما يوفر ما يصل إلى 370 قطعةوعناصر هيكل السيارة.

تعد هذه الحزمة الهيكلية في الخلايا بتنسيق 4680 ضرورية لثلاث مركبات على الأقل قادمة من تسلا:رودستر، السايبرتراك، وتسلا شبه. لا شك أنك لاحظت أن هذه المركبات تم الإعلان عنها منذ فترة طويلة (2017 لـ Semi وRoadster،2019 للسايبر ترك)، وأنهم بعيدون عن الوصول إلى السوق.

بالفعل،بالإضافة إلى التأخير الذي تعودت عليه شركة إيلون ماسك في إطلاق موديلاتها السابقة، فمن غير الممكن تسليم هذا الثلاثي من السيارات الكهربائية بدون الخلايا الشهيرة البالغ عددها 4680 خلية، والتي تحتاج إلى قوتها، ووفورات الحجم شبه التي لا يمكن تحقيقها على خلايا أخرى أكثر تعقيدًا في الإنتاج. ومن جانبها، لا تتطلب Cybertruck هذه الخلايا البالغ عددها 4680 خلية فحسب، بل تتطلب عملية تصنيع الجسم التي ليست جاهزة بعد.

ومع ذلك، بعد عامين من العرض التقديمي ليوم البطارية، هناك عدد قليل من الخلايا يبلغ 4680 خلية في البرية، وقد بدأت العديد من الشركات في إنتاجها لتلبية الطلب المستقبلي من شركة تيسلا. لذلك دعونا نرى من أين تأتي هذه الخلايا اليوم.

من يصنع 4680 خلية؟

تمتلك شركة تسلا خط إنتاج تجريبي مكون من 4680 خلية في مصنعها في فريمونت، كاليفورنيا، لكنها تفشل في تحقيق أهداف الإنتاج المحددة منذ عامين تقريبًا. وبالفعل خلال عرض النتائج المالية للربع الثاني من عام 2022،وأكدت الشركة عدم وجود خلايا كافية لإنتاج 1000 سيارة أسبوعيا، وهو ما يعني الاعتراف بذلكوالإنتاج المتوقع الحالي أقل من 4 جيجاوات في الساعة.

وكانت الخطة على النحو التالي: إنتاج 10 جيجاوات ساعة من 4680 خلية في عام 2021 مع الخط التجريبي في مصنع فريمونت،100 جيجاوات ساعة عام 2022عد الخطوط الأخرى التي سيتم بناؤها. ومن الواضح أننا حتى الآن بعيدون جدًا عن الهدف. تمتلك تسلا خط إنتاج في مصنعها Gigafactory في أوستن، تكساس بالإضافة إلى الخط التجريبي في فريمونت، ولكن لا يوجد أي خط إنتاج في برلين أو شنغهاي في الربع الثاني من عام 2022.

ونتيجة لذلك، جاء لاعبون آخرون لإنقاذ تسلا لتزويدها بالخلايا بتنسيق 4680 الذي يتوافق مع مواصفات الشركة المصنعة. وبهذه الطريقة، ستتمكن تسلا من الاستفادة من كمية أكبر بكثير تبلغ 4680 خلية مما يمكن أن تنتجه خطوطها التجريبية.

يمكننا أن نذكر على وجه الخصوصإل جي,باناسونيكأو حتىسامسونجالتي أبرمت معها تسلا عقودًا بخصوص هذه البطاريات، لكن للأسفولا يزال حجم الإنتاج غير مؤكد حتى الآن، بعيدًا عن 100 جيجاوات في الساعة المأمول. على أي حال، فإن إنتاج 4680 خلية، وهو رقم منخفض، سمح لشركة Tesla بدمجها في سيارتها الرائدة في الوقت الحالي: Tesla Model Y. في الوقت الحالي، وهو متاح فقط في منفذ Gigafactory في أوستن، فهو يسمح لنا بذلك لمعرفة ما يمكن أن يحققه تنسيق الخلية الجديد هذا للعملاء، وأيضًا لشركة Tesla.

مصلحة 4680 خلية اليوم

لم تكن الوعود بـ 4680 خلية مفهومة جيدًا بالضرورة خلال يوم البطارية، حيث اعتقد البعض أنها ستكون ثورة حقيقية للعميل النهائي. لسوء الحظ، هذا ليس هو الحال، وسيكون المكسب لشركة Tesla أكثر من المستهلكين، على الأقل في البداية.

استقلالية أفضل

يتم فحص طراز Tesla Model Y الذي تم تسليمه بـ 4680 خلية من مصنع تكساس من قبل العديد من الأشخاص المهتمين بهذه التكنولوجيا الواعدة، وقد أتاحت تعليقات العملاء الأولى تحديد خصائص تقنية معينة. بادئ ذي بدء، توفر حزمة البطارية في طراز Tesla Model Y سعة تبلغ حوالي 63 كيلووات في الساعة، ويتم عرض استقلالية دورة EPA على مسافة 450 كيلومترًا. للمقارنة، يتم تزويد سيارة Tesla Model Y Grande Autonomie في الولايات المتحدة الأمريكية ببطارية تبلغ 78 كيلووات في الساعة بتنسيق 2170، ويبلغ النطاق في دورة وكالة حماية البيئة 530 كيلومترًا.

شحن أبطأ قليلاً

وبالتالي، فإن قاعدة الثلاثة البسيطة تسمح لنا بتوقع استقلالية سيارة Tesla Model Y المجهزة بـ 78 كيلووات في الساعة من 4680 خلية على مسافة 555 كيلومترًا تقريبًا، أي.أفضل بحوالي 5% من الشكل القديم، مقارنة بحوالي 16% التي أعلنت عنها شركة تسلا في وقت يوم البطارية. بالإضافة إلى،كشفت اختبارات الشحن الفائق المبكرة عن منحنى شحن لم يكن خارجًا عن المألوف، نظرًا لأن الأمر استغرق 30 دقيقة للانتقال من 5 إلى 80٪ من البطارية، بينما يستغرق الأمر خمس دقائق أقل لنفس التمرين على سيارات Tesla المجهزة بـ 2170 خلية تنسيق.

ومع ذلك، كان هذا متوقعًا، أولاً لأن تسلا تستخدم البيانات من أسطولها لتحسين منحنيات الشحن على مدار عمر المركبات، ولكن أيضًا بسبب القطر الأكبر للخلايا، مما سيحد من قوة الشحن المسموح بها. تحدثنا عن ذلك أعلاه، فصعوبة الخلايا الأكبر تكمن في قدرتها على دعم الشحنات السريعة، وحتى لو كانتوكانت شركة تسلا قد أعلنت أنها نجحت في الحد من التأثير على مدة الشحن الفائق، لم يعد بشيء أفضل من الحالي.

المكاسب التي يحصل عليها العميل النهائي ليست موجودة حتى الآنولكن بالنسبة لشركة تسلا، فإن الطراز 4680 سيسمح بوفورات كبيرة في الحجم، الأمر الذي - كما نأمل -يتم نقلها إلى العميل النهائي عند بدء الإنتاج. ومن المتوقع توفير حوالي 56% في تكلفة إنتاج كيلوواط ساعة، موزعة على مواقع مختلفة في سلسلة الإنتاج:

• 14% بفضل تغيير تنسيق الخلية
• 18% بسبب تخفيض استهلاك الطاقة وحجم خط الإنتاج
• 5% بفضل استخدام السيليكون في الخلية
• 12% بفضل التحسينات على مستوى الكاثود
• 7% بفضل الحزمة الهيكلية

وعلاوة على ذلك، إذاتخفيضات الوزنكما كان متوقعًا، فإن أحدث المقارنات بين سيارة Tesla Model Y ذات الحكم الذاتي الكبير المجهزة بـ 78 كيلووات في الساعة من 2170 خلية، وسيارة Tesla Model Y التي تغادر مصنع أوستن، مع 63 كيلووات في الساعة من 4680 خلية تظهر فرقًا بسيطًا جدًا في التوازن. بالفعل،على الرغم من ما يقرب من 15 كيلوواط ساعة أقل، لا يوجد سوىأخف وزنا بمقدار 9 كيلوجراماتبالنسبة للخلايا الحاملة للطراز Y بتنسيق 4680، فمن المحتمل أن يتم إجراء التحسينات لاحقًا، خاصة فيما يتعلق بعناصر هيكل السيارة.

انخفاض الأسعار في المستقبل؟

وبالتالي، على الرغم من أنه سيتعين علينا انتظار انطلاقة أحجام الإنتاج، إلا أن شركة Tesla ستكون قادرة على تقليل التكاليف المرتبطة بتصنيع البطاريات بشكل كبير وبالتالي سعر شراء مركباتها. وسيسمح لها ذلك أيضًا بإطلاق Cybertruck وRoadster وSemi. لكنأعلن إيلون ماسك مؤخرًا أنه لن يتم تخفيض الأسعار دون انخفاض التضخم.

وعلى الرغم من أن تيسلا تركت انطباعًا قويًا بخلاياها البالغ عددها 4680 خلية، إلا أن لاعبين آخرين يعتزمون اقتطاع مكان لها تحت الشمس، وعدم ترك تيسلا وحدها في المقدمة. دعونا بعد ذلك نتفحص مقترحات الشركات المصنعة الأخرى لمحاولة التغلب على شركة تكساس في لعبة أفضل بطارية ممكنة.

يتم تنظيم المنافسة

إذا كانت بعض الشركات المصنعة، مثلتعال,هيوندايأوبورش، تفخر بالفعل بتقديم بطاريات ذات بنية 800 فولت مما يجعل من الممكن القيام بذلكإعادة الشحن بشكل أسرع بكثيرمن بطاريات تسلا المستقبلية 4680، يبدو أن العملاق الصيني CATL يذهب إلى أبعد من ذلك. في الواقع، أعلن في بداية صيف 2022 عن بطارية مستقبلية تسمى “بناء 3.0» مدى يصل إلى 1000 كيلومتر، وشحن البطارية بنسبة 10 إلى 80% في عشر دقائق فقط. وتم تحديد الموعد لعام 2023 فيما يتعلق بالمركبات الأولى التي سيتم تجهيزها بها.

في الآونة الأخيرة، لا يزال CATL يعد بتقسيم هذه المرة إلى النصف، ليصل إلىشحن 80% في خمس دقائقفقط بفضل الخلايا الجديدة التي لم تُعرف تفاصيلها بعد. لم يتم الإعلان عن المواعيد النهائية لهذه التكنولوجيا الجديدة، ولكن من المؤكد أن تيسلا لن تكون وحدها التي تقدم خلايا ذات خصائص جديدة.

ومع ذلك، فإن ابتكارات CATL ستفيد بلا شك شركة تيسلا، التي تتطلع إلى الحصول على خلايا البطارية بأي طريقة ممكنة. حاليًا، تقوم شركة CATL بتوريد مجموعات بطاريات LFP (ليثيوم-حديد-فوسفات) لمركبة Tesla Model 3 Propulsion لمصنع شنغهاي، مما يوضح أن شركة Elon Musk لا تمانع في إقامة شراكة مع العملاق الصيني في هذا القطاع. في أوروبا،كما بدأت فولكس واجن ثورتها في عالم البطاريات، مع خليتها الموحدة الشهيرة التي تذهبسيتم إنتاجه قريباً في ألمانيا.

ولذلك فمن المحتمل جدًا أن مستقبل سيارات Tesla لن يتكون فقط من بطاريات ذات 4680 خلية: طالما أن الطلب أعلى بكثير من العرض، فإن شركة Elon Musk لديها كل الاهتمام بقبول الخلايا من جميع مناحي الحياة لأنهم يحترمون المواصفات المفروضة.

على أي حال، في سياق النقص في المواد الخام الذي زاد بشكل كبير، فإن خلايا تسلا البالغ عددها 4680 خلية ليست قريبة من أن تكون الأغلبية في مركبات المجموعة المختلفة. سيكون عام 2023 حاسما بلا شك، حيث من المتوقع أن يبدأ مصنع Gigafactory في برلين في إنتاج خلاياه الخاصة بحلول ذلك الوقت.

للذهاب أبعد من ذلك
هل السيارة الكهربائية سيارة نظيفة؟

عرضنا على Twitch SURVOLTÉS، كل يوم أربعاء من الساعة 5 مساءً حتى 7 مساءً: قابلنا للحديث عن السيارات الكهربائية أو الدراجات الكهربائية، حول المناقشات والمقابلات والتحليلات والألعاب!