Milyen akkumulátorokat használ a Tesla az elektromos autóiban?

A Tesla sikerének titka nem egy adott típusú akkumulátorban rejlik, hanem sokkal inkább az alkalmazott megközelítésben, ami a rugalmasságra, a folyamatos fejlődésre, az alkalmazkodásra és az új lehetőségek felkutatására irányul.

Az akkumulátorcellák

Amikor a Tesla Roadster megjelent 2008-ban, még nem sok lítium-ion akkumulátor közül lehetett választani, ezért a vállalat az általános felhasználási célokra tervezett 18650-es típusú, hengeres cellák mellett döntött

A használatuk nehézkes volt, mivel az akkupakkhoz több ezer apró és alacsony kapacitású cellára volt szükség. Ezek kiegyensúlyozott teljesítményt nyújtottak és nagy mennyiségben be lehetett szerezni őket. A többi cég ekkoriban inkább az új tasakos vagy prizmás cellák használatát részesítette előnyben.

Az 18650-es cellákat, melyeket a Panasonic szállított a Teslának, a Roadsterbe, valamint a Model S-be és Model X-be szerelték. Később a rájöttek, hogy jobb lenne egy nagyobb méretű, nagyobb kapacitással rendelkező akkumulátorcella, amelyet kimondottan elektromos autókra optimalizáltak. Így jelent meg a 2170-es típusú hengeres cella nagy mennyiségben a Model 3-ban és a Model Y-ban, valamint a cég energiatároló termékei között.

A 2170-es típust eredetileg a Panasonic gyártotta a nevadai Tesla Gigafactory 1-ben – a jelenlegi kapacitás nagyjából 38-39 GWh/év. Az elmúlt években az LG Energy Solution is gyárt ilyen cellákat, főként a Tesla Giga Sanghaj számára.

Idén jelent meg a piacon a legújabb és eddigi legnagyobb hengeres cellaformátum, a 4680-as típus. A cella fizikailag 5-ször nagyobb, mint a 2170-es, ami lehetővé teszi a rendszer további optimalizálását és néhány új technológia bevezetését. A méret és az új megoldások azonban kihívást jelentenek a gyártásban. Ez az oka annak, hogy a Tesla saját maga, házon belül fejleszti és gyártja az energiatároló egységet Kaliforniában és Texasban.

Emellett az amerikai cég a kínai CATL által gyártott, kevésbé költséges, prizmás cellákat is használ az LFP (lítium-vasfoszfát) akkumulátorral szerelt, belépőszintű elektromos autóiban.

A Tesla által használt cellatípusok

• 18650-as (18 mm-es átmérő és 65 mm-es magasság) - felhasználás: Roadster (1. gen.), Model S, Model X
• 2170-es (21 mm-es átmérő és 70 mm-es magasság) - felhasználás: Model 3, Model Y
• 4680-as (46 mm-es átmérő és 80 mm-es magasság) - felhasználás: Texasban gyártott Model Y (a későbbiekben a Berlinben gyárott Model Y és a jövőbeli modellek)
• prizmás - felhasználás: belépőszintű Model 3 és Model Y

Cellakémia

A Tesla kizárólag lítium-ion akkumulátorokat használ, de a katódkémia tekintetében találunk eltéréseket. A kaliforniai gyártó járműveiben három fő katódtípussal találkozunk:

• nikkel-kobalt-alumínium (NCA)
• nikkel-kobalt-mangán (NCM)
• lítium-vasfoszfát (LFP)

Az első kettő – az NCA és az NCM – nagy energiasűrűséggel rendelkezik, ezért ezeket a Tesla elsősorban a Long Range verziókban alkalmazza. Az LFP-nek alacsonyabb az energiasűrűsége. Mivel nem tartalmaz nikkelt vagy kobaltot, olcsóbb az előállítása, ezért tökéletes a belépőszintű modellek és az energiatároló rendszerek esetében.

A Tesla megpróbálja növelni a nikkeltartalmat és csökkenteni a kobalttartalmat az NCA és NCM akkumulátorokban, ami csökkentené a költségeket, javítaná az energiasűrűséget és a hatótávolságot. Ez nem egyszerű, mivel a kobalt kulcsfontosságú az akkumulátor biztonságossága és élettartama szempontjából. A gyártók folyamatosan fejlesztik az akkuk minden elemét, beleértve az anódot, ahol szilíciummal próbálják kiváltani a grafitot és a cella belsejében található elektrolit oldatot.

A gyártók

Hosszú ideje a Panasonic a Tesla elsődleges akkumulátorszállítója – 18650 és 2170 típusú cellák NCA kémiával. Később csatlakozott az LG Energy Solution (2170 típusú cellák NCM kémiával) és a CATL (prizmás cellák LFP kémiával).

A Tesla beindította saját akkumulátorgyártását a 4680-as típusú cella esetében, melynek nem hozták nyilvánosságra a kémiáját (de valószínűleg nagy energiasűrűséggel). Idén januárban gyártották le az egymilliomodik cellát (egy elektromos autónak körülbelül 1000 ilyen cellára van szüksége).

Panasonic

• Japán: 1865-ös típus, NCA kémia (felhasználás: Model S, Model X)
• USA: 2170-es típus, NCA kémia (felhasználás: Kaliforniában gyártott Model 3 és Model Y)

LG Energy Solution

• Kína: 2170-es típus, NCM kémia (felhasználás: Kínában gyártott Model 3 és Model Y és Berlinben gyártott Model Y)

CATL

• Kína: prizmás típus, LFP kémia (felhasználás belépőszintű Model 3 és Model Y)

Tesla

• Kalifornia/Texas: 4680-as típus, ismeretlen kémia (felhasználás: Texasban gyártott Model Y)

Látható, hogy az akkumulátorok kérdése meglehetősen összetetté vált az évek során. A Tesla az új típusú cellák használata mellett egyelőre nem mond le a régebbi típusokról sem. Ez egyrészt a korlátozott gyártási kapacitásnak köszönhető, másrészt az új cellák miatt újra kellene tervezni az egyes modelleket, ami többletköltséget eredményezne.

Nyitókép: Panasonic