Nytt batteriformat: 20700

[Jerker]

I produktionen i Gigafactory ska man använda ett nytt format på batterier. Man överger 18650 och går över till 20700, alltså 70 mm högt och 20 mm i diameter.

http://electrek.co/2016/05/31/tesla-tri ... elon-musk/

[chpaulin]

Frågan är vart den sista man kommer ifrån? Såg det för futtigt ut med 1865 och 2070?

[Silversound]

Har för mig att sista nollan indikerar att det har en cylindrisk form. Men att de skulle börja producera ett större batteri trodde jag var självklart sedan länge. Men jag antar att det inte bekräftats officiellt från Tesla tidigare då.

[Pontus]

Om man lägger in dessa i en rektangel som är lika stor för båda packen då får man följande:

R=9mm => 10x20 rader => 48.349mm² => 3.142.692mm³

R=10mm => 9x18 rader => 48.066mm² => 3.364.646mm³ => +7%

Dock får man ju ett 5mm (+7,7%) högre pack men också 19,5% förre celler. Detta är ju också räknat utan hänsyn tagen till kylning eller annat som tar upp plats så det kan ju finnas fler fördelar som man inte ser direkt.

[LarsL]

Läste i Tidningen Elbilen att det var störst eftersfrågan på att höga volymtätheten för batterier. Det anses alltså viktigare att få in mer energi i samma volym än att öka energin per kg för att inte tala om kostnad? För mig känns det här lite konstigt. Om jag hade satt ordningen för mig hade det varit viktigast med kostnad och sedan livslängd.

Tesla verkar också vilja öka energimängden per volymenhet. Men är det inte en lite liten ökning? Skulle de inte tagit ett större steg om de nu ändå ska byta batteriformat?

[PoloPrinsen]

Höjden ökas 5 mm, vilket leder till 5 millimeter ökad bottenplattetjocklek. Man vill nog inte ha alltför mycket tjockare bottenplatta än nuvarande design då man I "sparklådan"/fotytrymmet inte tagit bort batterier. men dessa 5 mm samt 2 mm på diameter torde ge mycket besparingar I tex antalet celler, cellkopplingar cellväggsmaterial mm så I slutändan lär man få ganska så mycket prestandaskillnad mot innan per area batteriutrymme.

Förhoppningsvis så blir -per kwh batterier - tillverkningskostnaden och tillverkningstiden lägre.
///PP

[kenhag]

Är inte säkert att batterierna måste stå upp. Kan dom inte lika gärna ligga? Då är inte höjden något problem.

[12man]

Höjden ökas 5 mm, vilket leder till 5 millimeter ökad bottenplattetjocklek. Man vill nog inte ha alltför mycket tjockare bottenplatta än nuvarande design då man I "sparklådan"/fotytrymmet inte tagit bort batterier. men dessa 5 mm samt 2 mm på diameter torde ge mycket besparingar I tex antalet celler, cellkopplingar cellväggsmaterial mm så I slutändan lär man få ganska så mycket prestandaskillnad mot innan per area batteriutrymme.

Förhoppningsvis så blir -per kwh batterier - tillverkningskostnaden och tillverkningstiden lägre.
///PP

tror starkt att de 5mm kan de spara in på andra ställen i packen, kommer ihåg vagt att de var lite bättre batterifysik med lite grövre celler också, jb nåt youtube inslag hösten 2014-mars 2015

[Svenssons]

Läste i Tidningen Elbilen att det var störst eftersfrågan på att höga volymtätheten för batterier. Det anses alltså viktigare att få in mer energi i samma volym än att öka energin per kg för att inte tala om kostnad? För mig känns det här lite konstigt. Om jag hade satt ordningen för mig hade det varit viktigast med kostnad och sedan livslängd.

Tesla verkar också vilja öka energimängden per volymenhet. Men är det inte en lite liten ökning? Skulle de inte tagit ett större steg om de nu ändå ska byta batteriformat?

Elon håller med dig och pratar om att det är priset som är viktigaste:

[Jerker]

Dagens krönika av Tibor fick mig att filosofera över vad det kommer att innebära när man går över till det nya formatet på celler. Yttervolymen är 46,6% större, men vad är innervolymen, dvs de aktiva beståndsdelarnas volymökning?

Om man tänker sig att cylinderns sidohölje är 0,5 mm tjockt och botten och toppen med sina kontaktytor och isolatorer etc. tar sammanlagt 5 mm på höjden så skulle den effektiva innervolymen öka med 50%.

Tibor skriver att dessa celler ska kunna få plats i det existerande formatet för batteripacken. Men dagens energitäthet i cellerna skulle det alltså innebära att dagens 90 kWh batteripack skulle kunna öka till 135 kWh!

Dessutom säger Tesla att när man börjar tillverka sina batterier i Gigafactory kommer de i ett slag att sänka tillverkningskostnaderna med 30%. Så tillverkningskostnaden för ett 135 kWh batteri skulle bara bli 5% högre än för ett 90 kWh! På cellnivå.

[vigge50]

Dagens krönika av Tibor fick mig att filosofera över vad det kommer att innebära när man går över till det nya formatet på celler. Yttervolymen är 46,6% större, men vad är innervolymen, dvs de aktiva beståndsdelarnas volymökning?

Om man tänker sig att cylinderns sidohölje är 0,5 mm tjockt och botten och toppen med sina kontaktytor och isolatorer etc. tar sammanlagt 5 mm på höjden så skulle den effektiva innervolymen öka med 50%.

Tibor skriver att dessa celler ska kunna få plats i det existerande formatet för batteripacken. Men dagens energitäthet i cellerna skulle det alltså innebära att dagens 90 kWh batteripack skulle kunna öka till 135 kWh!

Dessutom säger Tesla att när man börjar tillverka sina batterier i Gigafactory kommer de i ett slag att sänka tillverkningskostnaderna med 30%. Så tillverkningskostnaden för ett 135 kWh batteri skulle bara bli 5% högre än för ett 90 kWh! På cellnivå.

Jag är inte säker på att du kan dra de slutsatserna. Jag förstår det som att den extra höjden på 5 mm inte påverkar utan att detta gå att få bort på annat vis. Men jag tror att den extra diametern kan minska antalet celler som får plats i paketet vilket Tesla inte har sagt något om. Dock så tror jag samtidigt att de har lyckats öka energitätheten vilket kanske kompenserar förlusten av celler. Vi får se om vi får reda på detta längre fram.

[TiborBlomhall]

Ja stora frågan är vad nya cellerna får för energitäthet.
Hur mycket extra kostar top-of-the-line energitäthet - och har Tesla Model 3 "råd" med det?

Större celler medför minskad antal celler per batteripack. Iom att man måste seriekoppla tillräckligt många av dem för att komma upp i rätt spänning kommer det bli färre parallellkopplade cellgrupper. Så för att behålla liknande prestanda måste varje cell kunna lämna ifrån sig högre strömmar. Och även kunna laddas med högre strömmar vid Superchargern. Det kräver lägre inre resistans.

Mycket av Model S superprestanda -både vid acceleration och laddning- kommer från att bilen har 7000 battericeller. Minskas antalet minskar även prestandan. Det är därför gamla Model S 60 med 60 kWh batterier hade sämre prestanda än Model S 85, den hade färre battericeller.

Model 3 sägs få mindre än 60 kWh batteripack. Med 50% färre battericeller än Model S 60. Vi snackar alltså neråt 3300 celler. Gamla Tesla Model S 60 hade 84 celler per grupp för att komma upp i 352V (den hade lägre spänning än 85-orna på 402V). Om Model 3 också kör med samma gruppering (de måste annars blir spänningen för lågt för snabb Supercharging) kommer bilen få 40 cellgrupper - mot 60 i gamla Tesla Model S 60.

Skulle Tesla Motors behålla exakt samma batterikemi i cellerna som förut skulle alltså Model 3 batteripack endast kunna lämna ifrån sig 66% av strömmen gamla Model S 60 batteripack kunde. Med motsvarande sämre acceleration. Gamla Model S 60 hade 0-100 km/h acceleration på 6.2 sekunder. Mindre ström = mindre motorkraft skulle innebära accelerationstider kring 9 sekunder. Nu blir Tesla Model 3 lättare än Model S (fast plåt är tyngre än aluminium så frågan är hur mycket lättare egentligen), men minskade vikten i sig räcker inte till att få ner accelerationstiderna till under 6 sekunder igen.

Därav kommer att Tesla Model 3 batterier kommer ha ny batterikemi med lägre inre resistans som medger högre strömmar från cellerna.


Alternativet skulle vara att nya cellerna får lägre energitäthet. Att en ny 2070 cell har samma kapacitet som en gammal 18650. Gamla Model S 60 batteripack var inte full med batterier, endast drygt 5000 var monterade i ett batteripack där 7000 skulle fått plats. Model 3 får mindre batteripack, men ponera att den får ändå plats med 5000 av de nya cellerna. Då skulle vi kunna få ett batteripack som ger samma spänning och ström som gamla Model S 60 pack, med liknande motorprestanda som resultat. Då skulle Model 3 kunna få sub-6-sekunders acceleration (iom att den är lättare än Model S).

Men då skulle cellerna inte kunna användas i Model S och X, och Model 3 skulle knappast ha plats med fler celler än 60 kWh. Inga modeller med större batterier alltså.


Tesla kan välja någon av dessa två vägar - eller kanske båda? Billigaste Model 3 har billiga batterier med lägre energitäthet som ger den "Model S 60-lika" egenskaper. Prestandamodellen, och Model S och X har batterier med högre energitäthet och lägre inre resistans som visserligen är dyrare men ger bättre prestanda.

(Hmm... det här skulle duga till en nyhetsartikel på bloggen, eller hur? )

[e5m1r]

Det kanske är så enkelt att de blir mer kostnadseffektiva men lika energitäta som föregångaren

[18650]

Överslag med rutat papper och lite antaganden ger 116kWh med de nya cellerna för en Model S om vi håller oss inom samma modultänk men tillåter de nya 5 millimetrarna på höjden.

Ja stora frågan är vad nya cellerna får för energitäthet.
Hur mycket extra kostar top-of-the-line energitäthet - och har Tesla Model 3 "råd" med det?

Större celler medför minskad antal celler per batteripack. Iom att man måste seriekoppla tillräckligt många av dem för att komma upp i rätt spänning kommer det bli färre parallellkopplade cellgrupper. Så för att behålla liknande prestanda måste varje cell kunna lämna ifrån sig högre strömmar. Och även kunna laddas med högre strömmar vid Superchargern. Det kräver lägre inre resistans.

Mycket av Model S superprestanda -både vid acceleration och laddning- kommer från att bilen har 7000 battericeller. Minskas antalet minskar även prestandan. Det är därför gamla Model S 60 med 60 kWh batterier hade sämre prestanda än Model S 85, den hade färre battericeller.

Model 3 sägs få mindre än 60 kWh batteripack. Med 50% färre battericeller än Model S 60. Vi snackar alltså neråt 3300 celler. Gamla Tesla Model S 60 hade 84 celler per grupp för att komma upp i 352V (den hade lägre spänning än 85-orna på 402V). Om Model 3 också kör med samma gruppering (de måste annars blir spänningen för lågt för snabb Supercharging) kommer bilen få 40 cellgrupper - mot 60 i gamla Tesla Model S 60.

Skulle Tesla Motors behålla exakt samma batterikemi i cellerna som förut skulle alltså Model 3 batteripack endast kunna lämna ifrån sig 66% av strömmen gamla Model S 60 batteripack kunde. Med motsvarande sämre acceleration. Gamla Model S 60 hade 0-100 km/h acceleration på 6.2 sekunder. Mindre ström = mindre motorkraft skulle innebära accelerationstider kring 9 sekunder. Nu blir Tesla Model 3 lättare än Model S (fast plåt är tyngre än aluminium så frågan är hur mycket lättare egentligen), men minskade vikten i sig räcker inte till att få ner accelerationstiderna till under 6 sekunder igen.

Därav kommer att Tesla Model 3 batterier kommer ha ny batterikemi med lägre inre resistans som medger högre strömmar från cellerna.


Alternativet skulle vara att nya cellerna får lägre energitäthet. Att en ny 2070 cell har samma kapacitet som en gammal 18650. Gamla Model S 60 batteripack var inte full med batterier, endast drygt 5000 var monterade i ett batteripack där 7000 skulle fått plats. Model 3 får mindre batteripack, men ponera att den får ändå plats med 5000 av de nya cellerna. Då skulle vi kunna få ett batteripack som ger samma spänning och ström som gamla Model S 60 pack, med liknande motorprestanda som resultat. Då skulle Model 3 kunna få sub-6-sekunders acceleration (iom att den är lättare än Model S).

Men då skulle cellerna inte kunna användas i Model S och X, och Model 3 skulle knappast ha plats med fler celler än 60 kWh. Inga modeller med större batterier alltså.


Tesla kan välja någon av dessa två vägar - eller kanske båda? Billigaste Model 3 har billiga batterier med lägre energitäthet som ger den "Model S 60-lika" egenskaper. Prestandamodellen, och Model S och X har batterier med högre energitäthet och lägre inre resistans som visserligen är dyrare men ger bättre prestanda.

(Hmm... det här skulle duga till en nyhetsartikel på bloggen, eller hur? )

Väldigt mycket antaganden baserat på reklamsiffrorna. Koenigsegg drar 525kW ur 4.5kWh, så celler kan ge. Frågan är vad man tillåter dem att ge. Marknadsföring går garanterat före fysiska gränserna och då blir antaganden likt ovan haltande rent tekniskt.

[18650]

dubbel

[chpaulin]

Skulle inte det nya batteriet bli ett 2170 dvs 21mm diam och 70mm högt/långt?

[TiborBlomhall]

Väldigt mycket antaganden baserat på reklamsiffrorna. Koenigsegg drar 525kW ur 4.5kWh, så celler kan ge. Frågan är vad man tillåter dem att ge. Marknadsföring går garanterat före fysiska gränserna och då blir antaganden likt ovan haltande rent tekniskt.

En Koenigsegg kan tillåtas köra sk*ten ur batterierna. En "folkbil" ska ha batterier som håller i tiotusentals mil.

[12man]

2-juni-2016
tror starkt att de 5mm kan de spara in på andra ställen i packen, kommer ihåg vagt att de var lite bättre batterifysik med lite grövre celler också, jb nåt youtube inslag hösten 2014-mars 2015

sticker ut halsen än en gång, blir samma pack till 3'an dvs interchangeable..

[Jerker]

Intressanta tankar! Tänk att det alltid finns nåt man kan undra över och diskutera kring om dessa Telsamodeller!

Det är bra om man ska orka med väntan på 3:an!

[18650]

Väldigt mycket antaganden baserat på reklamsiffrorna. Koenigsegg drar 525kW ur 4.5kWh, så celler kan ge. Frågan är vad man tillåter dem att ge. Marknadsföring går garanterat före fysiska gränserna och då blir antaganden likt ovan haltande rent tekniskt.

En Koenigsegg kan tillåtas köra sk*ten ur batterierna. En "folkbil" ska ha batterier som håller i tiotusentals mil.

Men var klämmer det beträffande prestanda över tid. Är det volym, kemi, kylning eller kapacitet som är önskvärt. Man väljer större celler och pratar om en trade off. Förmodligen vinner man i kylprestanda med mindre celler men i volymetrisk kapacitet med större. Att ladda ur snabbt får man på köpet, men att ladda in snabbt är nog dimensionerande tror jag. Förmodat mer än 120kW konstant i 30minuter över cellens inre resistans vid laddning mot korta stötar på 300kW vid urladdning. Effekten givetvis dividerad med antalet celler man använder.

[vigge50]

Väldigt mycket antaganden baserat på reklamsiffrorna. Koenigsegg drar 525kW ur 4.5kWh, så celler kan ge. Frågan är vad man tillåter dem att ge. Marknadsföring går garanterat före fysiska gränserna och då blir antaganden likt ovan haltande rent tekniskt.

En Koenigsegg kan tillåtas köra sk*ten ur batterierna. En "folkbil" ska ha batterier som håller i tiotusentals mil.

Men var klämmer det beträffande prestanda över tid. Är det volym, kemi, kylning eller kapacitet som är önskvärt. Man väljer större celler och pratar om en trade off. Förmodligen vinner man i kylprestanda med mindre celler men i volymetrisk kapacitet med större. Att ladda ur snabbt får man på köpet, men att ladda in snabbt är nog dimensionerande tror jag. Förmodat mer än 120kW konstant i 30minuter över cellens inre resistans vid laddning mot korta stötar på 300kW vid urladdning. Effekten givetvis dividerad med antalet celler man använder.

Om du har flera cylindrar brevid varandra så blir mellanrummen mellan dem större andel ju längre diametern är. Volymen per cell ökar men som sagt så ökar mellanrummen. När kylning mm kommer in mellan så vet jag inte hur det blir.

[12man]

nej, utrymmet mellan stående cylindrar är konstant som andel av det totala
OOOOO
OOOOO
OOOOO
OOOOO
vad som händer när du förskjuter raderna, men antar att andel är konstant då också,
men om man drar isär dem lite dvs
18650 = 1mm
och
21700 = 1,16666666 (21/18 av 1 mm) så kanske flödes dynamiken ger ett hörge kylflöde?

[18650]

nej, utrymmet mellan stående cylindrar är konstant som andel av det totala
OOOOO
OOOOO
OOOOO
OOOOO
vad som händer när du förskjuter raderna, men antar att andel är konstant då också,
men om man drar isär dem lite dvs
18650 = 1mm
och
21700 = 1,16666666 (21/18 av 1 mm) så kanske flödes dynamiken ger ett hörge kylflöde?

Här är ju det totala av intresse eftersom vi eventuellt skall ha in 2170 i modulerna från S/X. Jag tror bara man behöver så mycket spalt mellan cellerna att vattnet kan cirkulera utan för mycket tryckfall. Sen handlar det om att pumpa vatten i rätt takt för att behålla temperaturen. Större celler får ju mer massa som inte är i kontakt med vattnet. Det är säkert därför de längt cellen med 5mm, ökad volym utan att öka diametern. Men de kan inte göra mer än 5mm med tanke på golvets tjocklek i bilen, därav även en ökad ytterdiameter. Plötsligt har vi en cell som med framtidens kemi funkar minst lika bra trots att den till formatet är sämre lämpad. Den nya cellen kostar förmodligen mindre att tillverka än vad en gammal gjorde trots mer kapacitet.

[Stefan T]

Det är det interna kylbehovet som sätter diametern, blir cellen för stor så klarar den inte kylningen internt, kylningen med vatten är nog inget problem då det är bara till att öka flödet eller kyla det hårdare med AC:n
Om man gör större celler och klarar kyla dessa internt så spar men antal celler så det blir en lägre kostnad per volym enhet
Sen kan det finnas fler grejer som har med kemin att göra med som jag inte begriper något av
Jag antar någon diametrar är den optimala som tillräcklig kylkapacitet och bästa inre resistansen hållbarhet mm.
Höjden av utrymmet man har, ju högre det så fler Ah per cell

[vigge50]

Jag måste säga att jag inte håller med när en del skriver att Tesla kan öka flödet i vattenkylningen för att öka kylningen. Med ett ökat flöde så kommer mer kulvatten passera batterierna vilket kan ses som bättre kylning men det betyder också att de passerar snabbare genom radiatorn som kyler ner vattnet och hinner där med inte kylas lika mycket. Jag hängde tidigare på ett datorforum och där var det många som hade byggt in vattenkylning i sin dator för att kyla komponenterna. Enligt många tester och användarnas jämförelse så påverkade inte ett ökat flöde kylningen nämnvärt. Det kanske inte är riktigt samma sak men jag tror det går att dra en del jämförelser.