BYD کی بلیڈ بیٹری سے لے کر ہنی کومب انرجی کی کوبالٹ فری بیٹری تک، اور پھر CATL دور کی سوڈیم آئن بیٹری تک، پاور بیٹری انڈسٹری نے مسلسل جدت کا تجربہ کیا ہے۔23 ستمبر 2020 - ٹیسلا بیٹری ڈے، ٹیسلا کے سی ای او ایلون مسک نے دنیا کو ایک نئی بیٹری دکھائی - 4680 بیٹری۔
اس سے پہلے، بیلناکار لتیم بیٹریوں کے سائز بنیادی طور پر 18650 اور 21700 تھے، اور 21700 میں 18650 کے مقابلے میں 50 فیصد زیادہ توانائی تھی۔4680 بیٹری 21700 بیٹری کی سیل کی گنجائش سے پانچ گنا زیادہ ہے، اور نئی بیٹری فی کلو واٹ گھنٹے کی لاگت کو تقریباً 14 فیصد کم کر سکتی ہے اور کروزنگ رینج میں 16 فیصد اضافہ کر سکتی ہے۔
مسک نے دو ٹوک الفاظ میں کہا کہ یہ بیٹری $25,000 کی الیکٹرک کار کو ممکن بنائے گی۔
تو، یہ خطرناک بیٹری کہاں سے آئی؟اگلا، ہم ان کا ایک ایک کرکے تجزیہ کرتے ہیں۔
1. 4680 بیٹری کیا ہے؟
پاور بیٹریوں کو نام دینے کا ٹیسلا کا طریقہ بہت آسان اور سیدھا ہے۔4680 بیٹری، جیسا کہ نام سے ظاہر ہے، ایک بیلناکار بیٹری ہے جس کا ایک سیل قطر 46mm اور اونچائی 80mm ہے۔
لتیم آئن بیلناکار بیٹریوں کے تین مختلف سائز
تصویر سے دیکھا جا سکتا ہے کہ ٹیسلا کی اصل 18650 بیٹری اور 21700 بیٹری کے مقابلے میں 4680 کی بیٹری ایک لمبے اور مضبوط آدمی کی طرح دکھائی دیتی ہے۔
لیکن 4680 بیٹری صرف سائز میں تبدیلی نہیں ہے، ٹیسلا نے کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے بہت سی نئی ٹیکنالوجی کو شامل کیا ہے۔
دوسرا، 4680 بیٹری کی نئی ٹیکنالوجی
1. الیکٹروڈلیس کان کا ڈیزائن
بدیہی طور پر، 4680 کا سب سے بڑا احساس یہ ہے کہ یہ بڑا ہے۔تو دوسرے مینوفیکچررز نے ماضی میں بیٹری کو بڑا کیوں نہیں کیا۔اس کی وجہ یہ ہے کہ حجم جتنی زیادہ اور توانائی جتنی زیادہ ہوگی، گرمی پر قابو پانا مشکل ہوتا ہے اور جلنے اور دھماکے سے حفاظت کا خطرہ اتنا ہی زیادہ ہوتا ہے۔
ٹیسلا نے بظاہر اس پر بھی غور کیا ہے۔
پچھلی بیلناکار بیٹری کے مقابلے میں، 4680 بیٹری کی سب سے بڑی ساختی اختراع الیکٹروڈ لیس لگ ہے، جسے فل لگ بھی کہا جاتا ہے۔روایتی بیلناکار بیٹری میں، مثبت اور منفی تانبے کے ورق اور ایلومینیم فوائل الگ کرنے والے کو اسٹیک اور زخم کیا جاتا ہے۔الیکٹروڈز کو نکالنے کے لیے، ایک لیڈ تار جسے ٹیب کہتے ہیں، تانبے کے ورق اور ایلومینیم کے ورق کے دونوں سروں پر ویلڈ کیا جاتا ہے۔
روایتی 1860 بیٹری کی سمیٹ کی لمبائی 800 ملی میٹر ہے۔مثال کے طور پر بہتر چالکتا کے ساتھ تانبے کے ورق کو لے کر، تانبے کے ورق سے بجلی نکالنے کے لیے ٹیبز کی لمبائی 800 ملی میٹر ہے، جو 800 ملی میٹر لمبی تار سے کرنٹ گزرنے کے برابر ہے۔
حساب سے، مزاحمت تقریباً 20mΩ ہے، 2170 بیٹری کی سمیٹنے کی لمبائی تقریباً 1000mm ہے، اور مزاحمت تقریباً 23mΩ ہے۔اسے آسانی سے تبدیل کیا جا سکتا ہے کہ اسی موٹائی کی فلم کو 4680 بیٹری میں رول کرنے کی ضرورت ہے، اور سمیٹنے کی لمبائی تقریباً 3800 ملی میٹر ہے۔
سمیٹ کی لمبائی بڑھانے کے بہت سے نقصانات ہیں۔بیٹری کے دونوں سروں پر موجود ٹیبز تک پہنچنے کے لیے الیکٹرانوں کو لمبا فاصلہ طے کرنے کی ضرورت ہے، مزاحمت بڑھے گی، اور بیٹری زیادہ گرمی کا شکار ہوگی۔بیٹری کی کارکردگی خراب ہو جائے گی اور حفاظتی مسائل بھی پیدا ہوں گے۔الیکٹرانز کے ذریعے طے کیے گئے فاصلے کو کم کرنے کے لیے، 4680 بیٹری الیکٹروڈ لیس ایئر ٹیکنالوجی کا استعمال کرتی ہے۔
الیکٹروڈ لیس ٹیب میں کوئی ٹیب نہیں ہوتا ہے، لیکن وہ پورے موجودہ کلیکٹر کو ایک ٹیب میں بدل دیتا ہے، کنڈکٹیو راستہ اب ٹیب پر منحصر نہیں رہتا ہے، اور کرنٹ ٹیب کے ساتھ ساتھ لیٹرل ٹرانسمیشن سے کلیکٹر پلیٹ کی طول بلد ٹرانسمیشن میں منتقل ہوتا ہے۔ موجودہ کلکٹر
پوری کوندکٹو لمبائی 1860 کے 800 سے 1000 ملی میٹر یا 2170 تانبے کے ورق کی لمبائی 80 ملی میٹر (بیٹری کی اونچائی) میں تبدیل ہو گئی ہے۔مزاحمت کو کم کر کے 2mΩ کر دیا گیا ہے، اور اندرونی مزاحمت کی کھپت کو 2W سے کم کر کے 0.2W کر دیا گیا ہے، جو براہ راست طول و عرض کے حکم سے کم ہو جاتا ہے۔
یہ ڈیزائن بیٹری کی رکاوٹ کو بہت حد تک کم کرتا ہے اور بیلناکار بیٹری کے حرارتی مسئلے کو حل کرتا ہے۔
ایک طرف، الیکٹروڈ لیس کان ٹیکنالوجی موجودہ ترسیل کے علاقے کو بڑھاتی ہے، موجودہ ترسیل کے فاصلے کو کم کرتی ہے، اور بیٹری کی اندرونی مزاحمت کو بہت کم کرتی ہے۔اندرونی مزاحمت میں کمی موجودہ آفسیٹ رجحان کو کم کر سکتی ہے اور بیٹری کی زندگی کو طول دے سکتی ہے۔مزاحمت میں کمی سے گرمی کی پیداوار کو بھی کم کیا جا سکتا ہے، اور الیکٹروڈ کوندکٹو کوٹنگ پرت اور بیٹری کے آخر کی ٹوپی کے درمیان موثر رابطہ کا علاقہ 100٪ تک پہنچ سکتا ہے، جو گرمی کی کھپت کی صلاحیت کو بہتر بنا سکتا ہے۔
4680 بیٹری سیل کی ساخت کے لحاظ سے ایک نئی قسم کی الیکٹروڈ لیس کان ٹیکنالوجی کو اپناتی ہے، جس سے اخراجات کم ہوتے ہیں اور کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔دوسری طرف، ٹیبز کی ویلڈنگ کے عمل کو چھوڑ دیا جاتا ہے، پیداوار کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے، اور ویلڈنگ کی وجہ سے خرابی کی شرح کو ایک ہی وقت میں کم کیا جا سکتا ہے۔
مونوپول اور مکمل قطب کی ساخت کا اسکیمیٹک خاکہ
2. CTC ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر
عام طور پر، بیٹری کا سائز جتنا بڑا ہوگا، اسی گاڑی میں کم بیٹریاں لگانے کی ضرورت ہے۔18650 سیلز کے ساتھ، ایک ٹیسلا کو 7100 سیلز کی ضرورت ہوتی ہے۔اگر آپ 4680 بیٹریاں استعمال کرتے ہیں، تو آپ کو صرف 900 بیٹریوں کی ضرورت ہے۔
بیٹریاں جتنی کم ہوں گی، اتنی ہی تیزی سے انہیں جمع کیا جا سکتا ہے، کارکردگی اتنی ہی زیادہ ہوگی، انٹرمیڈیٹ لنکس میں مسائل کا امکان کم ہوگا، اور قیمت اتنی ہی سستی ہوگی۔ٹیسلا کے مطابق بڑی 4680 بیٹریوں کی پیداواری قیمت میں 14 فیصد کمی کر سکتی ہے۔
بیٹری پیک کی توانائی کی کثافت کو بہتر بنانے کے لیے، 4680 بیٹری کو CTC (سیل ٹو چیسس) ٹیکنالوجی کے ساتھ ملایا جائے گا۔یہ بیٹری کے خلیوں کو براہ راست چیسس میں ضم کرنا ہے۔ماڈیولز اور بیٹری پیک کو مکمل طور پر ہٹانے سے، بیٹری سیلز زیادہ کمپیکٹ ہو جائیں گے، بیٹری کے پرزوں کی تعداد بہت کم ہو جائے گی، اور چیسس کی جگہ کا استعمال بھی بہت بہتر ہو جائے گا۔
CTC کی بیٹری کی ساختی طاقت پر کچھ تقاضے ہیں۔بیٹری کو خود بہت زیادہ مکینیکل طاقت برداشت کرنی پڑتی ہے۔18650 اور 2170 بیٹریوں کے مقابلے میں، 4680 سنگل بیٹری میں ایک بڑی ساختی طاقت اور اعلی ساختی طاقت ہے، اور عام مربع شیل بیٹری ایک ایلومینیم شیل ہے۔4680 شیل سٹینلیس سٹیل سے بنا ہے، اور موروثی ساختی طاقت کی ضمانت ہے۔
مربع شیل بیٹری کے مقابلے میں، بیلناکار بیٹری کی ترتیب زیادہ لچکدار ہوگی، مختلف قسم کے چیسس کے مطابق ہوسکتی ہے، اور سائٹ کے ساتھ بہتر طور پر مل سکتی ہے۔
"EMF" کی تحقیق اور فیصلے کے مطابق، CTC ٹیکنالوجی 2022 میں نئی انرجی گاڑیوں کی تیاری ہے، اور یہ سڑک کا ایک کانٹا بھی ہے۔
جسم میں بیٹری کا انضمام گاڑی کی دیکھ بھال کو انتہائی پیچیدہ بنا سکتا ہے، اور بیٹری کو آزادانہ طور پر تبدیل کرنا مشکل ہے۔بعد از فروخت سروس کی قیمتیں بڑھ جائیں گی، اور یہ اخراجات براہ راست صارفین تک پہنچ جائیں گے، جیسے کہ انشورنس کے اخراجات۔اگرچہ مسک کا دعویٰ ہے کہ انہوں نے مرمتی ریل ڈیزائن کی ہیں جنہیں کاٹ کر تبدیل کیا جا سکتا ہے، لیکن یہ دیکھنے میں وقت لگے گا کہ یہ کتنی اچھی طرح سے کام کرے گی۔
بہت سی کار کمپنیوں نے اپنے CTC تکنیکی حل تجویز کیے ہیں، کیونکہ یہ نہ صرف بیٹری کو دوبارہ ترتیب دیتا ہے، بلکہ جسمانی ساخت کو بھی تبدیل کرنے کی ضرورت ہے۔اس کا تعلق متعلقہ صنعتوں کی سپلائی چین میں لیبر کی دوبارہ تقسیم سے ہے۔
سی ٹی سی صرف ایک تکنیکی راستہ ہے۔یہ ایک بیٹری باڈی انٹیگریٹڈ، غیر تبدیل شدہ بے ترکیبی ہے۔اس کے پار ایک اور ٹیکنالوجی ہے - بیٹری کی تبدیلی۔بیٹری سویپ ٹکنالوجی کو الگ کرنا آسان ہے، لیکن بیٹری بیٹری کی طاقت میں بہت بڑا حصہ ڈالتی ہے۔ان دو راستوں کا انتخاب کیسے کریں یہ بیٹری سپلائرز اور OEMs کے درمیان کھیل ہے۔
CTC ٹیکنالوجی 4680 بیٹری کے ساتھ مل کر
3. بیٹری کی پیداوار کے عمل، کیتھوڈ اور اینوڈ مواد میں جدت
Tesla ڈرائی بیٹری الیکٹروڈ کے عمل کو استعمال کرے گا، سالوینٹس استعمال کرنے کے بجائے، باریک پاؤڈر شدہ PTFE بائنڈر کی تھوڑی سی مقدار (تقریباً 5-8%) کو مثبت/منفی الیکٹروڈ پاؤڈر کے ساتھ ملایا جاتا ہے، جو ایک ایکسٹروڈر سے گزر کر ایک پتلی پٹی بناتا ہے۔ الیکٹروڈ مواد، اور پھر الیکٹروڈ مواد کی ایک پٹی کو تیار شدہ الیکٹروڈ بنانے کے لیے دھاتی ورق کرنٹ کلیکٹر پر پرتدار کیا گیا۔
اس طرح پیدا ہونے والی بیٹری زیادہ ماحول دوست ہے۔اور یہ عمل بیٹری کی توانائی کی کثافت کو بڑھا دے گا اور پیداوار کی توانائی کی کھپت کو 10 گنا کم کر دے گا۔ڈرائی الیکٹروڈ ٹیکنالوجی اگلی نسل کے لیے تکنیکی معیار بننے کا امکان ہے۔
ٹیسلا 4680 بیٹری ڈرائی الیکٹروڈ ٹیکنالوجی
کیتھوڈ مواد کے معاملے میں، ٹیسلا نے کہا کہ یہ کیتھوڈ میں موجود کوبالٹ عنصر کو بھی ہٹا دے گا۔کوبالٹ مہنگا اور نایاب ہے۔دنیا کے بہت کم ممالک میں یا کانگو جیسے غیر مستحکم افریقی ممالک میں ہی اس کی کان کنی کی جا سکتی ہے۔اگر بیٹری واقعی کوبالٹ عنصر کو ہٹا سکتی ہے، تو اسے ایک بڑی تکنیکی اختراع کہا جا سکتا ہے۔
کوبالٹ
انوڈ مواد کے لحاظ سے، Tesla سلکان مواد کے ساتھ شروع کرے گا اور اس وقت استعمال ہونے والے گریفائٹ کو تبدیل کرنے کے لئے مزید سلکان کا استعمال کرے گا.سلکان پر مبنی منفی الیکٹروڈ کی نظریاتی مخصوص صلاحیت 4200mAh/g تک زیادہ ہے، جو گریفائٹ منفی الیکٹروڈ سے دس گنا زیادہ ہے۔تاہم، سلیکون پر مبنی منفی الیکٹروڈس میں بھی مسائل ہوتے ہیں جیسے کہ سلیکون کے حجم میں آسانی سے توسیع، برقی چالکتا کی خرابی، اور بڑے ابتدائی چارج ڈسچارج نقصان۔
لہذا، مواد کی کارکردگی میں بہتری دراصل توانائی کی کثافت اور استحکام کے درمیان توازن تلاش کرنا ہے، اور موجودہ سلکان پر مبنی اینوڈ مصنوعات کو جامع استعمال کے لیے سلکان اور گریفائٹ کے ساتھ ڈوپ کیا جاتا ہے۔
ٹیسلا سلیکون کی سطح کی خرابی کو بنیادی طور پر تبدیل کرنے کا ارادہ رکھتی ہے تاکہ اسے ٹوٹنے کا خطرہ کم ہو، ایک ایسی ٹیکنالوجی جو نہ صرف بیٹریوں کو تیزی سے چارج ہونے دیتی ہے بلکہ بیٹری کی زندگی میں 20 فیصد اضافہ بھی کرتی ہے۔Tesla نے نئے مواد کو "Tesla Silicon" کا نام دیا، اور اس کی قیمت $1.2/KWh ہے، جو کہ موجودہ ساختی سلیکون عمل کا صرف دسواں حصہ ہے۔
سلکان پر مبنی انوڈس کو اگلی نسل کے لیتھیم بیٹری انوڈ مواد کے طور پر شمار کیا جاتا ہے۔
مارکیٹ میں موجود چند ماڈلز نے سلیکون پر مبنی اینوڈ مواد استعمال کرنا شروع کر دیا ہے۔Tesla Model 3 جیسے ماڈلز پہلے ہی منفی الیکٹروڈ میں تھوڑی مقدار میں سلیکون کو شامل کرتے ہیں۔حال ہی میں، GAC AION LX Plus ماڈل لانچ کیا گیا۔Qianli ورژن سپنج سلکان اینوڈ چپ بیٹری ٹیکنالوجی سے لیس ہے، جو 1,000 کلومیٹر بیٹری کی زندگی حاصل کر سکتی ہے۔
4680 بیٹری سلکان انوڈ
4680 بیٹری ٹیکنالوجی کے فوائد کا خلاصہ یہ ہے کہ یہ اخراجات کو کم کرتے ہوئے کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے۔
3. 4680 بیٹریوں کے دور رس اثرات
4680 بیٹری تخریبی تکنیکی انقلاب نہیں ہے، توانائی کی کثافت میں کوئی پیش رفت نہیں ہے، بلکہ عمل ٹیکنالوجی میں ایک جدت ہے۔
تاہم، Tesla کی طرف سے کارفرما، نئی توانائی کی مارکیٹ کے موجودہ پیٹرن کے لیے، 4680 بیٹریوں کی پیداوار موجودہ بیٹری پیٹرن کو بدل دے گی۔صنعت ناگزیر طور پر بڑے حجم والی سلنڈر بیٹریوں کی لہر کو دور کرے گی۔
رپورٹس کے مطابق، پیناسونک 2023 کے اوائل میں ٹیسلا کے لیے 4680 بڑی صلاحیت والی بیٹریوں کی بڑے پیمانے پر پیداوار شروع کرنے کا ارادہ رکھتا ہے۔نئی سرمایہ کاری 80 بلین ین (تقریباً 704 ملین امریکی ڈالر) تک ہوگی۔Samsung SDI اور LG Energy بھی 4680 بیٹری کی ترقی میں شامل ہو گئے ہیں۔
گھریلو طور پر، Yiwei Lithium Energy نے اعلان کیا کہ اس کی ذیلی کمپنی Yiwei Power نے Jingmen ہائی ٹیک زون میں مسافر گاڑیوں کے لیے 20GWh کی بڑی سلنڈر بیٹری پروڈکشن لائن بنانے کا منصوبہ بنایا ہے۔BAK بیٹری اور ہنی کامب انرجی بھی بڑی بیلناکار بیٹریوں کے میدان میں داخل ہوں گے۔BMW اور CATL بڑی سلنڈر بیٹریاں بھی فعال طور پر تعینات کر رہے ہیں، اور بنیادی پیٹرن کا تعین کیا گیا ہے۔
بیٹری مینوفیکچررز کا بیلناکار بیٹری لے آؤٹ
چوتھا، الیکٹرو موٹیو فورس کے پاس کچھ کہنا ہے۔
بڑی بیلناکار بیٹری کی ساختی جدت بلاشبہ پاور بیٹری انڈسٹری کی ترقی کو فروغ دے گی۔یہ اتنا آسان نہیں جتنا صرف 5ویں بیٹری سے پہلی بیٹری میں اپ گریڈ کرنا۔اس کے موٹے جسم پر بڑے سوالات ہیں۔
بیٹری کی قیمت پوری گاڑی کی قیمت کے 40% کے قریب ہے۔بیٹری کی اہمیت بطور "دل" خود واضح ہے۔تاہم، نئی توانائی کی گاڑیوں کی مقبولیت کے ساتھ، بیٹریوں کی مانگ میں روز بروز اضافہ ہو رہا ہے، اور مواد کی قیمتوں میں اضافہ ہو رہا ہے۔بیٹریوں کی اختراع کار کمپنیوں کے لیے ترقی کا ایک اہم طریقہ بن گئی ہے۔
بیٹری سے متعلق ٹیکنالوجیز کی ترقی کے ساتھ، سستی الیکٹرک گاڑیاں بالکل کونے کے آس پاس ہیں!
پوسٹ ٹائم: جون 13-2022