Inuti Model S batteripack

Vi öppnar upp Tesla Model S batteripack och tar en titt inuti. Att Tesla använder 7000 styck standard 18650 battericeller har vi redan berättat om tidigare. Men det är inte hela sanningen – Tesla har gjort mer än bara buntat ihop en massa batterier med silvertejp.

Läser vi Tesla Motors nära 200 inlämnade patentansökningar hos amerikanska patentverket kan vi se att det är långt ifrån helt standard batterier Tesla använder.

Patentansökan 20100136421 och 20100136409 beskriver hur Tesla har kraftigt förenklat 18650-cellerna, och gjort dem lättare, billigare och enklare att tillverka. Bland annat har Tesla tagit bort ett antal säkerhetsmekanismer som var inbyggda i batterierna. Japp, du har läst rätt: tagit bort säkerheten. Teslas battericeller är mycket farligare än vanliga battericeller, och skulle väl i stort sett explodera om man försökte använda dem som vanliga batterier. Men de används ju inte som vanliga batterier, de används enbart på ett enda ställe: inuti Teslas batteripack!

Tesla har flyttat säkerhetsmekanismerna från de enskilda battericellerna till batteripacket. Istället för att förlita sig på av kostnads- och utrymmesskäl minimala säkerhetsspärrar i varje battericell har Tesla istället gjort batteripacket som helhet mycket säkrare än de enskilda cellerna någonsin skulle ha kunnat bli.

Batterierna sitter i 16 brandsäkra sektioner i batteripacket. Börjar en sektion brinna (som i förra veckans olycka) hindras branden från att sprida sig. Batterierna är dessutom indränkta i flamskyddsmedel som absorberar värme och expanderar ett skyddande skum vid brand, enligt Teslas patentansökan 20100086844.

Batterier a Li-ion typ har dessutom den otrevliga egenskapen att de behöver inte ens ett stålrör ikörd i dem för att börja brinna – de kan ibland termiskt “rusa” och bli så pass varma att de kan självantändas. När de blir varma brukar batteriet också utvidgas så mycket så de spricker (de “exploderande” mobilbatterier man läser om i tidningarna). Även dessa egenskaper har Tesla motarbetat med patenten 20110117403 och 20110262783, som gör att en “rusande” battericell inte utvidgar sig utan istället drar ihop sig och kyler ner sig själv.

En eventuell “rusande” batteri kommer dessutom kylas ner av Teslas vattenkylning av batterierna, som är dimensionerad till att effektivt leda bort värmen från överhettade battericeller. Nedanstående bild visar hur kylkanalerna är lindade runt batterierna:

Och slutligen har Tesla utformat anslutningssladdarna till batterierna så att de fungerar som smältsäkringar och går av om de överhettas pga extremt strömuttag eller batterihetta:

Utöver dessa säkerhetsmekanismer så är batterierna inneslutna i en batterilåda med 6mm tjocka stålväggar, som ska skydda dem från yttre åverkan och hålla dem inneslutna vid batteribränder. Nedanstående bild togs av NHTSA när de öppnade upp batteripacket efter sidoinpakttesterna (tittar man noga kan man se bucklan batteripacket fick av att få en annan bil ikörd i sig).

Det är på grund av dessa åtgärder som Tesla kan ha mycket billigare och säkrare batteripack än konkurrenterna. Märk väl också att Tesla inte har ändrat på själva batterikemin – de kan fortfarande ta vilken som helst framtida batterikemi som har bättre pris eller egenskaper och applicera deras patent på de cellerna också.

Konkurrerande bilföretag kommer få svårt att matcha Teslas teknologiförsprång. Tesla har förutom de ovan nämnda patenten även “mutat in” flera näraliggande lösningar. Andra elbilsföretag måste konstruera sina batteripack väldigt annorlunda, eller betala dyra licensavgifter till Tesla. Det är därför ingen annan biltillverkare har gått “18650-cells-vägen”, utan tvingas utveckla dyra specialbatterilösningar.

Det är kul att läsa Teslas alla patentansökningar, klicka gärna runt bland dem här! Första sidan av varje patent brukar vara en bra sammanfattning.