Γιατί το Tesla άλλαξε σε 2170; Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της τριμερούς μπαταρίας λιθίου

Η μπαταρία του 18650 ήταν ένας θρύλος του Tesla. Τώρα, με τη μαζική παραγωγή του Model 3, η ιστορική αποστολή της μπαταρίας 18650 φτάνει στο τέλος της. Όλα τα μοντέλα της Tesla ενδέχεται να αντικαταστήσουν την μπαταρία λιθίου 21700. Ποιος είναι ο λόγος πίσω από αυτό;

1. Σύνθεση και ταξινόμηση;

Μπαταρία λιθίου σημαίνει ότι το ηλεκτροχημικό σύστημα περιέχει μπαταρία λιθίου, η οποία μπορεί να χωριστεί κατά προσέγγιση σε μπαταρία λιθίου και μπαταρία λιθίου. Λόγω της εμπορικής φύσης της ότι δεν περιέχει μεταλλικό λίθιο και είναι επαναφορτιζόμενη, η μπαταρία λιθίου μπορεί να χωριστεί σε κυλινδρική και τετράγωνη εμφάνιση και αποτελείται κυρίως από τέσσερα μέρη: υλικό θετικού ηλεκτροδίου, υλικό αρνητικού ηλεκτροδίου, ηλεκτρολύτη και υλικό διαφράγματος (αυτό το άρθρο είναι πρωτότυπο, διευκρινίστε εάν αναπαράγεται).

Τα διαφορετικά υλικά ανόδου και τα υλικά ανόδου που χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες λιθίου μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικούς τύπους μπαταριών. Για παράδειγμα, τα υλικά ανόδου που χρησιμοποιούνται συνήθως περιλαμβάνουν κοβαλικό λίθιο, μαγγανικό λίθιο, νικέλιο, φωσφορικό σίδηρο λιθίου και τριμερή υλικά. Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα υλικά ανόδου περιλαμβάνουν υλικά από άνθρακα γραφίτη, υλικά με βάση τον κασσίτερο, υλικά πυριτίου και υλικά με βάση το τιτάνιο. Μεταξύ αυτών, το κοβαλικό λίθιο είναι η πλειοψηφία των υλικών ανόδου για μπαταρίες λιθίου.

2. Ποια είναι η τεχνική κατεύθυνση της μπαταρίας λιθίου;

Ονομάζεται επίσης μαγγάνιο τρι κοβαλτίου, που σημαίνει ότι τρία υλικά νικέλιο, κοβάλτιο και μαγγάνιο είναι θετικά υλικά, ο γραφίτης είναι θετικό υλικό της μπαταρίας και το άλας νικελίου, το άλας κοβαλτίου και το άλας μαγγανίου είναι πρώτες ύλες. Η αναλογία νικελίου, κοβαλτίου και μαγγανίου μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με την πραγματική κατάσταση. Οι εταιρείες μπαταριών με κύριες τεχνικές κατευθύνσεις, όπως η Ιαπωνία και η Κορέα, η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου βασίζεται σε φωσφορικό σίδηρο λιθίου ως αρνητικό υλικό και στον γραφίτη ως αρνητικό υλικό, που είναι η κύρια τεχνική κατεύθυνση της BYD. Οι μπαταρίες τιτανικού λιθίου μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους. Το ένα είναι το τιτανικό λίθιο ως υλικό καθόδου, ενώ το μαγγανικό λίθιο και ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι τριμερή υλικά και το υλικό καθόδου των μπαταριών λιθίου. Αυτή είναι η κύρια κατεύθυνση του Zhuhai Silver προς το παρόν. Το άλλο είναι τιτανικό λίθιο ως κάθοδος και μπαταρία λιθίου από μέταλλο λιθίου ή κράμα λιθίου (αυτό είναι ένα πρωτότυπο προϊόν, μίζα αυτοκινήτου γάτας, προσδιορίστε τη μεταφορά).

3. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της τριμερούς μπαταρίας λιθίου;

Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της τριμερούς μπαταρίας λιθίου έγκειται στην υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης ενέργειας, συνήθως πάνω από 200 WH/kg, και σχετίζεται με τις 90-120 Wh/kg φωσφορικού σιδήρου λιθίου, που είναι πιο κατάλληλο για τη ζήτηση της αγοράς επιβατικών αυτοκινήτων για χιλιόμετρα . Η θερμοκρασία αποσύνθεσης των τριαδικών υλικών μπαταριών λιθίου είναι περίπου 200 ℃, η οποία θα απελευθερώσει μόρια οξυγόνου. Στην περίπτωση υψηλής θερμοκρασίας και ταχείας καύσης, μπαταριών ηλεκτρολυτών και κινδύνους αυθόρμητης καύσης και έκρηξης, οι απαιτήσεις διαχείρισης για τις μπαταρίες είναι πολύ υψηλές. (OVP) θα πρέπει να αποτελείται από προστασία υπερφόρτισης, προστασία εκφόρτισης (UVP), προστασία υπερθέρμανσης (OTP) και προστασία υπερφόρτισης (OCP). Ως εκ τούτου, οι τριμερείς μπαταρίες λιθίου χρησιμοποιούνται από αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα στην κινεζική αγορά έως και 76%. Ωστόσο, ο αριθμός των ηλεκτρικών λεωφορείων είναι μόνο 27,6%, ενώ ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι 64,9%.

4. Γιατί η Tesla άλλαξε στο 2170;

Οι μπαταρίες 18650 και 2170 που χρησιμοποιούνται από την Tesla είναι τριμερείς μπαταρίες συμπολυμερούς λιθίου. Το 18650 είναι μια κυλινδρική μπαταρία με διάμετρο 18 mm και μήκος 65 mm και η 2170 είναι μια κυλινδρική μπαταρία με διάμετρο 21 mm και μήκος 70 mm. Καθώς είναι αδύνατο να βελτιωθεί η ενεργειακή πυκνότητα και να μειωθεί το κόστος της μπαταρίας μέσω του ελέγχου διαδικασίας και των πρώτων υλών, η μπαταρία 2170 με μεγαλύτερο όγκο γίνεται αναπόφευκτη επιλογή. Το μοντέλο και το ModelX αναμένεται να αντικατασταθούν μετά την πρώτη χρήση του Model3.

Ο Musk ισχυρίζεται ότι η μπαταρία του 2170 είναι η υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και η φθηνότερη μπαταρία στον κόσμο, με ενεργειακή πυκνότητα έως και 300 WH/kg, η οποία σχετίζεται με 233 WH/kg το 18650. Η ενεργειακή πυκνότητα έχει αυξηθεί κατά σχεδόν 20 %, αλλά το κόστος του συστήματος μπαταριών του είναι 155 δολάρια/WH, το οποίο σχετίζεται με το 171/18650 WH, το οποίο είναι περιορισμένη μείωση. Αν και υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να πετύχει ο Musk τον στόχο των 100 $ ανά βατώρα, είναι ακόμα ένα βήμα μπροστά. Το επόμενο βήμα θα πρέπει να είναι η καινοτομία νέων υλικών μπαταριών για μείωση του κόστους. Η τριμερής μπαταρία λιθίου είναι ένα είδος μπαταρίας λιθίου που αποτελείται από τριπολυμερές λιθίου νικελίου κοβαλτίου οξειδίου μαγγανίου (Li (NiCoMn) O2). Το πρόδρομο προϊόν του τριμερούς σύνθετου υλικού καθόδου παίρνει ως πρώτες ύλες άλας νικελίου, άλας κοβαλτίου και άλας μαγγανίου και η αναλογία νικελίου, κοβαλτίου και μαγγανίου μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με την πραγματική κατάσταση.

Η ασφάλεια είναι η κορυφαία προτεραιότητα

Τα χαρακτηριστικά της τριμερούς μπαταρίας λιθίου είναι η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και η υψηλή τάση, επομένως η μπαταρία με το ίδιο βάρος έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα και το αυτοκίνητο μπορεί να πάει πιο μακριά και πιο γρήγορα. Ωστόσο, η αδυναμία του έγκειται στην κακή του σταθερότητα. Εάν υπάρχει εσωτερικό βραχυκύκλωμα ή η θετική ουσία συναντήσει νερό, θα υπάρξουν ανοιχτές φλόγες. Ως εκ τούτου, ένα στρώμα από χαλύβδινο κέλυφος χρησιμοποιείται γενικά για προστασία. Το πακέτο μπαταριών της Tesla αποτελείται από περίπου 7000 18650 μπαταρίες. Αν και η Tesla παρέχει ολοκληρωμένη προστασία για τη μπαταρία, εξακολουθεί να υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς σε ακραία ατυχήματα σύγκρουσης.

Αυτό συμβαίνει γιατί αυτά τα δύο υλικά θα αποσυντεθούν όταν φτάσουν σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Το τριμερές λίθιο είναι περίπου 200 ℃ χαμηλότερο και ο φωσφορικός σίδηρος λιθίου είναι περίπου 800 ℃ χαμηλότερος. Η χημική αντίδραση του τριμερούς υλικού λιθίου είναι πιο έντονη, η οποία θα απελευθερώσει μόρια οξυγόνου και ο ηλεκτρολύτης θα καεί γρήγορα σε υψηλή θερμοκρασία, οδηγώντας σε αλυσιδωτή αντίδραση. Εν ολίγοις, το τριμερές λίθιο είναι πιο εύκολο να αναφλεγεί από το φωσφορικό λίθιο σίδηρο. Αξίζει να σημειωθεί ότι μιλάμε για υλικά, όχι για έτοιμες μπαταρίες.

Η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι πολύ πιο σταθερή. Ακόμα κι αν ο πίνακας χαλάσει, το βραχυκύκλωμα δεν θα εκραγεί και δεν θα καεί και η μπαταρία δεν θα πιάσει φωτιά κάτω από την υψηλή θερμοκρασία των 350 ℃ (τρεις μπαταρίες λιθίου δεν μπορούν να μεταφερθούν στους 180-250 ℃). Επομένως, όσον αφορά τις επιδόσεις ασφαλείας, η μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι καλύτερη.

Καθώς τα τριμερή υλικά λιθίου έχουν τέτοιους πιθανούς κινδύνους για την ασφάλεια, οι κατασκευαστές προσπαθούν επίσης να αποτρέψουν ατυχήματα. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά πυρόλυσης των τριμερών υλικών λιθίου, οι κατασκευαστές θα δώσουν μεγάλη σημασία στην προστασία από υπερφόρτιση (OVP), προστασία από υπερφόρτιση (UVP), προστασία έναντι θερμοκρασίας (OTP) και προστασία έναντι ρεύματος (OCP). Η Tesla είναι σίγουρη για την ασφάλεια επειδή διαθέτει ένα σύστημα διαχείρισης μπαταριών που μπορεί να διαχειριστεί καλύτερα τις πιο ενεργές μπαταρίες λιθίου της. Φυσικά, καθώς όλο και περισσότερες εταιρείες μπαταριών, αυτοκινητοβιομηχανίες και επαγγελματικές εταιρείες διαχείρισης μπαταριών συνεχίζουν να αναπτύσσονται σε αυτόν τον τομέα, όλο και περισσότερες εταιρείες μπορούν επίσης να επιτύχουν εξαιρετική διαχείριση μπαταρίας, η οποία θα βελτιώσει σημαντικά την ασφάλεια.