テスラが設定した年間10～20テラワット時のバッテリー生産という野心的な目標を達成するには、バッテリーとその生産を進化させる必要がある。
本日、テスラは自ら「バッテリーデー」と称するイベントで、CEOのイーロン・マスク氏が目標達成に向けた一連のイノベーションを発表した。そして、そのすべてはバッテリー自体の新たな構造から始まる。
発表の一環として、同社は新たなセル設計の開発を発表した。同社によれば、このセルは長さが80ミリメートルとなり、これによりセルのエネルギー密度が5倍、出力が6倍になり、航続距離が16％増加するという。
テスラのパワートレインおよびエネルギーエンジニアリング担当上級副社長、ドリュー・バグリノ氏は「当社は、すぐ近くにある試験的な10ギガワット製造施設でこれらのセルの生産を増強し始めています」と語った。
しかし、この新しいセル製造システムはまだ実際には稼働していないことに注意する必要がある。パイロットプラントレベルでは「稼働に近づいている」とマスク氏は付け加えた。
従来のバッテリーは、陽極、陰極、セパレーターの3つの部品で構成されています。この基本的なバッテリー構造に加えて、セルのエネルギーを外部電源に伝達するためのタブが設けられています。大型のリチウムイオンセルでは、セル内の箔をタブに接合する「箔とタブの溶接」が採用されています。
リチウムイオンはセパレーターを介してアノードからカソードへと流れ、バッテリーの放電と充電を行います。このプロセスはバッテリーにおいて数十年前から変わっていませんが、変化は主に材料科学とバッテリーのサイズの変化に起因しています。
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バグリノ氏は、電力と密度を高めるためにサイズを変更すると、熱の問題が伴うと述べた。
「これが私たちのチームが克服しようと目指した課題でした」とバグリーノ氏は述べた。「私たちは、熱の問題を一切排除したこのタブレットアーキテクチャを考案しました。これにより、絶対的に低コストのフォームファクタと最もシンプルな製造プロセスを実現できました。」
テスラは既存の箔をレーザーでパターン化し、螺旋状の配線を通して活性物質に数十個の接続を可能にしました。バグリノ氏によると、この新しい設計により、製造が簡素化され、部品点数が減り、電気経路が短縮され、テスラが主張する熱効率が実現されているとのことです。
「円筒形のコイルではタブをなくすことができるため、巻き取りとコーティングが劇的に簡素化され、熱と性能の面で素晴らしい利点が得られます」とバグリーノ氏は言う。
マスク氏も同意見だ。「タブがあるのは本当に面倒だ」とイベント中にマスク氏は語った。
マスク氏によると、電子の移動距離を短縮することで、セルの熱問題が減り、タブ付きの大型セルの経路長が短くなるという。また、セルは大きくなるが、タブ付きの小型セルよりも電力対重量比は優れていると説明した。
「これはかなり難しいんです」とマスク氏は言った。「誰もやったことがないんです。だから…どうやってこのタブレスセルを作り、実際に動作させてトップキャップに接続するかを考えるのに、テスラのエンジニアリング部門では本当に膨大な労力を費やしました」
これは、世界を再生可能エネルギーにさらに近づけるという目標を掲げ、エネルギー貯蔵を強化するために同社が講じているいくつかの措置の最初のものだ。
「多くの試行錯誤が必要だったが、最終的にたどり着いた結果には非常に満足している」とバグリーノ氏は語った。
ジョナサンはTechCrunchの編集者でした。
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