Чому Tesla змінили на 2170? Які переваги трійної літієвої батареї

Батарея 18650 була легендою Tesla. Зараз, з масовим виробництвом Model 3, історична місія батареї 18650 добігає кінця. Усі моделі Tesla можуть замінити літієву батарею 21700. Яка причина цього?

1. Склад і класифікація?

Літієва батарея означає, що електрохімічна система містить літієву батарею, яку можна грубо розділити на літієву батарею та літієву батарею. Через те, що літієва батарея не містить металевого літію та є акумуляторною, її комерційну природу можна розділити на циліндричну та квадратну за зовнішнім виглядом, і вона в основному складається з чотирьох частин: матеріалу позитивного електрода, матеріалу негативного електрода, електроліту та матеріалу діафрагми (ця стаття є оригіналом, уточніть, якщо це відтворення).

Різні анодні матеріали та анодні матеріали, що використовуються в літієвих батареях, можна розділити на різні типи батарей. Наприклад, зазвичай використовувані анодні матеріали включають кобалат літію, манганат літію, нікель, фосфат літію, заліза та потрійні матеріали. Зазвичай використовувані анодні матеріали включають графітові вуглецеві матеріали, матеріали на основі олова, матеріали на основі кремнію та матеріали на основі титану. Серед них кобалат літію є більшістю анодних матеріалів для літієвих батарей.

2. Що таке технічний напрямок літієвої батареї?

Його також називають трикобальтовим марганцем, що означає, що три матеріали нікель, кобальт і марганець є позитивними матеріалами, графіт є позитивним матеріалом акумулятора, а його сіль нікелю, сіль кобальту та сіль марганцю є сировиною. Пропорцію нікелю, кобальту та марганцю можна регулювати відповідно до фактичної ситуації. Акумуляторні компанії з основними технічними напрямками, такими як Японія та Корея, літій-залізо-фосфатні акумулятори базуються на фосфаті літію заліза як негативному матеріалі та графіті як негативному матеріалі, який є основним технічним напрямком BYD; Літій-титанатні акумулятори можна розділити на два типи. Одним з них є титанат літію як матеріал катода, тоді як манганат літію та фосфат літію заліза є потрійними матеріалами та матеріалом катода літієвих батарей. Це основний напрямок Zhuhai Silver на даний момент. Інший - титанат літію як катод і літієва батарея з катодом з металевого літію або літієвого сплаву (це оригінальний продукт, автомобільний стартер, будь ласка, вкажіть передачу).

3. Які переваги трійної літієвої батареї?

Найбільша перевага потрійної літієвої батареї полягає в її високій щільності накопичення енергії, як правило, понад 200 Вт·год/кг, і пов’язані з 90-120 Вт·год/кг фосфату літію заліза, що більше підходить для попиту на ринку легкових автомобілів щодо пробігу. . Температура розкладання матеріалів потрійної літієвої батареї становить близько 200 ℃, що вивільняє молекули кисню. У випадку високої температури та швидкого горіння, електролітних батарей, самозаймання та небезпеки вибуху вимоги до керування акумуляторами дуже високі. (OVP) має складатися із захисту від перезаряду, захисту від розряду (UVP), захисту від перегріву (OTP) і захисту від перевантаження по струму (OCP). Таким чином, потрійні літієві батареї використовуються чисто електричними транспортними засобами на китайському ринку до 76%. Однак кількість електробусів становить лише 27,6%, а літій-залізофосфат – 64,9%.

4. Чому Tesla перейшла на 2170?

Батареї під номерами 18650 і 2170, які використовує Tesla, є потрійними сополімерними літієвими батареями. 18650 – циліндрична батарея діаметром 18 мм і довжиною 65 мм, а 2170 – циліндрична батарея діаметром 21 мм і довжиною 70 мм. Оскільки неможливо покращити щільність енергії та зменшити вартість батареї за допомогою контролю процесу та сировини, батарея 2170 з більшим об’ємом стає неминучим вибором. Очікується, що модель і ModelX буде замінено після першого використання Model3.

Маск стверджує, що батарея у 2170 році є найвищою щільністю енергії та найдешевшою батареєю у світі, з щільністю енергії до 300 Вт·год/кг, що відповідає 233 Вт·год/кг у 18650 році. Щільність енергії зросла майже на 20 %, але вартість його акумуляторної системи становить 155 доларів/Вт·год, що відповідає 171/18650 Вт·год, тобто обмежене скорочення. Хоча попереду ще довгий шлях, перш ніж Маск досягне мети в 100 доларів за ват-годину, це все ще крок вперед. Наступним кроком має бути інновація нових матеріалів для акумуляторів, щоб зменшити витрати. Потрійна літієва батарея – це різновид літієвої батареї, що складається з терполімеру літію, нікелю, кобальту, оксиду марганцю (Li (NiCoMn) O2). Продукт-попередник потрійного композитного катодного матеріалу використовує сіль нікелю, сіль кобальту та сіль марганцю як сировину, а пропорцію нікелю, кобальту та марганцю можна регулювати відповідно до фактичної ситуації.

Безпека є головним пріоритетом

Характеристиками потрійної літієвої батареї є висока щільність енергії та висока напруга, тому акумуляторна батарея з тією ж вагою має більшу ємність, і автомобіль може їхати далі та швидше. Однак його слабкість полягає в поганій стабільності. Якщо сталося внутрішнє коротке замикання або позитивна речовина стикається з водою, виникне відкрите полум'я. Тому для захисту зазвичай використовується шар сталевої оболонки. Акумуляторна батарея Tesla складається приблизно з 7000 батарей 18650. Незважаючи на те, що Tesla забезпечує повний захист акумуляторної батареї, все одно існує небезпека пожежі в екстремальних зіткненнях.

Це тому, що ці два матеріали розкладаються, коли досягають певної температури. Літій потрійний приблизно на 200 ℃ нижчий, а літій-залізофосфат приблизно на 800 ℃ нижчий. Хімічна реакція потрійного літієвого матеріалу є більш інтенсивною, що вивільняє молекули кисню, і електроліт швидко горить при високій температурі, що призводить до ланцюгової реакції. Коротше кажучи, потрійний літій легше запалити, ніж фосфат літію заліза. Варто зауважити, що мова йде про матеріали, а не про готові батареї.

Літій-залізо-фосфатний акумулятор набагато стабільніший. Навіть якщо панель зламалася, коротке замикання не вибухне і не згорить, а батарея не загориться під високою температурою 350 ℃ (три літієві батареї не можна носити при 180-250 ℃). Таким чином, з точки зору безпеки, літій-залізо-фосфатний акумулятор є кращим.

Оскільки трикомпонентні літієві матеріали мають такі потенційні ризики для безпеки, виробники також намагаються запобігти нещасним випадкам. Відповідно до характеристик піролізу потрійних літієвих матеріалів виробники надають великого значення захисту від перезаряду (OVP), захисту від перерозряду (UVP), захисту від перегріву (OTP) і захисту від перевантаження по струму (OCP). Tesla впевнена в безпеці, оскільки має систему керування батареями, яка може краще керувати більш активними літієвими батареями. Звичайно, оскільки все більше і більше компаній, що займаються батареями, автомобільних компаній і професійних компаній з управління батареями продовжують розвиватися в цій галузі, все більше і більше компаній також можуть досягти відмінного управління батареями, що значно підвищить безпеку.