柏林工厂是特斯拉继上海工厂之后的第二座海外工厂,其工厂的动工时间仅比上海工厂晚了一年多,但这座工厂相比上海工厂又在先进制造的道路上向前迈了一大步。
其中变化,从柏林工厂展示的 Model Y 上可见一斑。
4680:第三代圆柱电芯
柏林工厂生产的 Model Y 将使用 4680 电芯,这款去年发电池日发布的电芯是特斯拉继 1865 和 2170 之后的第三代圆柱电芯。
4680 电芯直径为 46 mm,高为 80 mm,其大小可以从上图的对比中有一个直观体现。对于这一尺寸的由来,特斯拉的解释如下:
圆柱电芯直径越大,同样容量的电池在制造时使用的电池外壳材料越少,制造成本越低;
圆柱电芯直径增大和续航增益之间存在一个先上后下的抛物线关系;
结合以上两者,特斯拉选择续航最长的节点即 46 mm 作为第三代电芯的直径。
最终 4680 的电芯相比 2170 在容量上提升了 5 倍,输出功率提高了 6 倍,给车辆带来的续航增益为 16%。
单个圆柱电芯体积增大除了会带来上述提到的成本和续航优势,也带来一个负面效应——电芯单位体积散热面积减小。
这一负面效应的明显体现之一是导致电池过热进而影响车辆的充电速度。为了解决这一问题,4680 电芯相比 2170 电芯除了形态变大之外,还采用了另一项关键技术——全极耳电极。
这一变动将本来圆柱电芯上正极凸出的小圆柱扩大到整个正极,增加了电芯通电状态下的导电面积,有效减少了单个电芯的内阻,减少了导电状态下的产热,又进而减少了因为电芯直径增加带来的充电过热问题。
最终的效果立竿见影,全极耳方案的 4680 电芯在充电速度上和 2170 电芯几乎一致,损失微乎其微。
新电芯是 2.0 时代 Model Y 的第一步,与此同时,特斯拉在柏林工厂生产的 Model Y 上还用上了全新的一体式底盘电池包。
电池包即底盘
「没必要往盒子里再装一个盒子」是马斯克谈及一体式底盘电池包时的想法,他表示这种灵感源于飞机油箱。
早期的飞机是在机翼之中放一个油箱,这种设计就像如今电动车是在底盘上放一个电池包,这样的设计对于空间其实并没有利用到极致,在后来的发展中飞机的机翼直接集成了油箱设计,机翼即油箱。
于是特斯拉将这种想法落实到了电池包上,底盘即电池包,将底盘做成一个可以容纳电池的部件。
柏林工厂首次展示了 Model Y 上的一体式底盘电池包,全新的电池包内不再有电池模组,而是直接铺满 4680 电芯,使电池包内的中间件大幅减少,提高了电池包的体积利用率。
展示中全新的电池系统采用了与电芯侧向贴合接触的液冷散热片,每两横排电芯横向布置一片。这样的设计与 2170 电池系统中的类似,但 2170 电池包为 4 个纵置的矩形大模组,因此模组中的液冷片纵向布置。
不难发现一体式电池包在两侧留出的空间较多,这样的设计主要是为极端情况下的侧向碰撞留出空间挤压的余量,而横向布置液冷片以后恰好也可以把系统的集中液冷水道布置在这两侧的空间,省出了原本纵向布置水道在电池包两头所要占用的空间。
除此之外,采用全极耳方案的 4680 电芯和电池系统的连接也不再是 2170 电芯的铝丝焊,取而代之的是金属片直接与电芯极耳进行连接,接触面积更大,制造上按理来说也会有更好的一致性。
全新的一体式电池包成为底盘结构件之后,也连接起了前后车身,组成了特斯拉全新的「三合一」底盘。
前后一体式压铸
柏林生产的 Model Y 前后均采用了一体式压铸车身,这种一体式车身力学特性比用冲压件装配起来的要更好,更有轻量化优势并且生产效率上大幅提高。
Model Y 上一体式压铸车身的实物长这样:
Model Y 压铸前车身
与车身装配之后是这样:
一体式电池包装好上盖之后是这样:
前后一体式压铸车身和电池包合体之后就是下图的状态:一个史无前例,完全为电动车开发的承载式车身。
新结构拥有很高的结构强度和刚度,马斯克说采用这样结构的敞篷车可以拥有比非敞篷硬顶车更好的刚性,并且在电芯布置得更为集中之后还降低了车辆的转动惯量,更有利于操控和转向响应。
三者结合实现了 10% 的轻量化,14% 的续航提升潜力以及非常难得的一点——减少了 370 个车身零部件。
零件大幅减少之后车辆的对应的生产制造环节也得到大幅削减,比如原来的后车身变成一体式压铸之后零部件从 70 个削减到 2 个,本来用于后车身装配生产线简化成了一个压铸机,工厂在这一简化中可以少用 300 多个工业机器人。
特斯拉采用的这种压铸技术在制造环节上有一个优点是压铸成型后的一体式车身无需再进行二次热处理,效率提升明显。
不过需要指出的是目前特斯拉采用的一体式压铸制造并非无需后处理,实际上从压铸机里出来的一体式车身上会残留有大量的金属毛边,这些金属毛边可以通过改进工艺参数来减少,但处理仍然需钳工用锉刀手动打磨。
原创 莱因哈特 42号车库
其中变化,从柏林工厂展示的 Model Y 上可见一斑。
4680:第三代圆柱电芯
柏林工厂生产的 Model Y 将使用 4680 电芯,这款去年发电池日发布的电芯是特斯拉继 1865 和 2170 之后的第三代圆柱电芯。
4680 电芯直径为 46 mm,高为 80 mm,其大小可以从上图的对比中有一个直观体现。对于这一尺寸的由来,特斯拉的解释如下:
圆柱电芯直径越大,同样容量的电池在制造时使用的电池外壳材料越少,制造成本越低;
圆柱电芯直径增大和续航增益之间存在一个先上后下的抛物线关系;
结合以上两者,特斯拉选择续航最长的节点即 46 mm 作为第三代电芯的直径。
最终 4680 的电芯相比 2170 在容量上提升了 5 倍,输出功率提高了 6 倍,给车辆带来的续航增益为 16%。
单个圆柱电芯体积增大除了会带来上述提到的成本和续航优势,也带来一个负面效应——电芯单位体积散热面积减小。
这一负面效应的明显体现之一是导致电池过热进而影响车辆的充电速度。为了解决这一问题,4680 电芯相比 2170 电芯除了形态变大之外,还采用了另一项关键技术——全极耳电极。
这一变动将本来圆柱电芯上正极凸出的小圆柱扩大到整个正极,增加了电芯通电状态下的导电面积,有效减少了单个电芯的内阻,减少了导电状态下的产热,又进而减少了因为电芯直径增加带来的充电过热问题。
最终的效果立竿见影,全极耳方案的 4680 电芯在充电速度上和 2170 电芯几乎一致,损失微乎其微。
新电芯是 2.0 时代 Model Y 的第一步,与此同时,特斯拉在柏林工厂生产的 Model Y 上还用上了全新的一体式底盘电池包。
电池包即底盘
「没必要往盒子里再装一个盒子」是马斯克谈及一体式底盘电池包时的想法,他表示这种灵感源于飞机油箱。
早期的飞机是在机翼之中放一个油箱,这种设计就像如今电动车是在底盘上放一个电池包,这样的设计对于空间其实并没有利用到极致,在后来的发展中飞机的机翼直接集成了油箱设计,机翼即油箱。
于是特斯拉将这种想法落实到了电池包上,底盘即电池包,将底盘做成一个可以容纳电池的部件。
柏林工厂首次展示了 Model Y 上的一体式底盘电池包,全新的电池包内不再有电池模组,而是直接铺满 4680 电芯,使电池包内的中间件大幅减少,提高了电池包的体积利用率。
展示中全新的电池系统采用了与电芯侧向贴合接触的液冷散热片,每两横排电芯横向布置一片。这样的设计与 2170 电池系统中的类似,但 2170 电池包为 4 个纵置的矩形大模组,因此模组中的液冷片纵向布置。
不难发现一体式电池包在两侧留出的空间较多,这样的设计主要是为极端情况下的侧向碰撞留出空间挤压的余量,而横向布置液冷片以后恰好也可以把系统的集中液冷水道布置在这两侧的空间,省出了原本纵向布置水道在电池包两头所要占用的空间。
除此之外,采用全极耳方案的 4680 电芯和电池系统的连接也不再是 2170 电芯的铝丝焊,取而代之的是金属片直接与电芯极耳进行连接,接触面积更大,制造上按理来说也会有更好的一致性。
全新的一体式电池包成为底盘结构件之后,也连接起了前后车身,组成了特斯拉全新的「三合一」底盘。
前后一体式压铸
柏林生产的 Model Y 前后均采用了一体式压铸车身,这种一体式车身力学特性比用冲压件装配起来的要更好,更有轻量化优势并且生产效率上大幅提高。
Model Y 上一体式压铸车身的实物长这样:
Model Y 压铸前车身
与车身装配之后是这样:
一体式电池包装好上盖之后是这样:
前后一体式压铸车身和电池包合体之后就是下图的状态:一个史无前例,完全为电动车开发的承载式车身。
新结构拥有很高的结构强度和刚度,马斯克说采用这样结构的敞篷车可以拥有比非敞篷硬顶车更好的刚性,并且在电芯布置得更为集中之后还降低了车辆的转动惯量,更有利于操控和转向响应。
三者结合实现了 10% 的轻量化,14% 的续航提升潜力以及非常难得的一点——减少了 370 个车身零部件。
零件大幅减少之后车辆的对应的生产制造环节也得到大幅削减,比如原来的后车身变成一体式压铸之后零部件从 70 个削减到 2 个,本来用于后车身装配生产线简化成了一个压铸机,工厂在这一简化中可以少用 300 多个工业机器人。
特斯拉采用的这种压铸技术在制造环节上有一个优点是压铸成型后的一体式车身无需再进行二次热处理,效率提升明显。
不过需要指出的是目前特斯拉采用的一体式压铸制造并非无需后处理,实际上从压铸机里出来的一体式车身上会残留有大量的金属毛边,这些金属毛边可以通过改进工艺参数来减少,但处理仍然需钳工用锉刀手动打磨。
原创 莱因哈特 42号车库
#工程师文化##石墨烯#
上海交通大学陈长鑫教授研究团队通过高压和热处理的方法将碳纳米管压扁制备亚 10 纳米宽的长的石墨烯纳米带,其具有原子级光滑的闭合边缘,使其在使用特定碳纳米管样品中大约 54% 的单壁和双壁碳纳米管可被转化为边缘闭合的石墨烯纳米带。这种制备方法有望被延伸用于其它富勒烯和管状材料上,有益于促进碳材料在未来集成电路中的应用。
上海交通大学陈长鑫教授研究团队通过高压和热处理的方法将碳纳米管压扁制备亚 10 纳米宽的长的石墨烯纳米带,其具有原子级光滑的闭合边缘,使其在使用特定碳纳米管样品中大约 54% 的单壁和双壁碳纳米管可被转化为边缘闭合的石墨烯纳米带。这种制备方法有望被延伸用于其它富勒烯和管状材料上,有益于促进碳材料在未来集成电路中的应用。
半导体景气周期有着“设备先行,制造接力,材料缺货”的传导规律!
1、 半导体设备:硅片设备-热处理设备-光刻设备-刻蚀设备-离子注入设备-薄膜沉积设备-抛光设备—清洗设备—检测设备
硅片设备:晶盛机电
光刻设备:上海微电子
北方华创:(刻蚀设备、清洗设备、热处理设备、薄膜沉积设备PVD/CVD/ALD)
刻蚀设备龙头:中微公司
离子注入机:万业企业
涂胶显影设备:芯源微
抛光设备:华海清科(科创板即将上市)
清洗设备:盛美股份(科创板即将上市)、北方华创、芯源微、至纯科技
检测设备:精测电子(前道)、赛腾股份、华峰测控(后道)、长川科技
2、 材料
(1)硅片:沪硅产业、中环股份、立昂微
(2) 电子气体:南大光电、华特气体、金宏气体、雅克科技、昊华科技
(3)光刻胶:华瀚科技、彤程新材、晶瑞股份、南大光电、上海新阳、容大感光
(4)CMP抛光材料:安集科技(抛光液)、上海新阳(抛光液)、鼎龙股份(抛光垫)
(5) 高纯湿显电子化学品:江化微、晶瑞股份
(6)靶材:江丰电子、阿石创、有研新材
接下来重点关注靶材!!!!!!!!!
1、 半导体设备:硅片设备-热处理设备-光刻设备-刻蚀设备-离子注入设备-薄膜沉积设备-抛光设备—清洗设备—检测设备
硅片设备:晶盛机电
光刻设备:上海微电子
北方华创:(刻蚀设备、清洗设备、热处理设备、薄膜沉积设备PVD/CVD/ALD)
刻蚀设备龙头:中微公司
离子注入机:万业企业
涂胶显影设备:芯源微
抛光设备:华海清科(科创板即将上市)
清洗设备:盛美股份(科创板即将上市)、北方华创、芯源微、至纯科技
检测设备:精测电子(前道)、赛腾股份、华峰测控(后道)、长川科技
2、 材料
(1)硅片:沪硅产业、中环股份、立昂微
(2) 电子气体:南大光电、华特气体、金宏气体、雅克科技、昊华科技
(3)光刻胶:华瀚科技、彤程新材、晶瑞股份、南大光电、上海新阳、容大感光
(4)CMP抛光材料:安集科技(抛光液)、上海新阳(抛光液)、鼎龙股份(抛光垫)
(5) 高纯湿显电子化学品:江化微、晶瑞股份
(6)靶材:江丰电子、阿石创、有研新材
接下来重点关注靶材!!!!!!!!!
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