چرا تسلا به 2170 تغییر یافته است؟ مزایای باتری لیتیومی سه تایی چیست؟

باتری 18650 افسانه تسلا بود. اکنون با تولید انبوه مدل 3، ماموریت تاریخی باتری 18650 رو به پایان است. همه مدل های تسلا ممکن است جایگزین باتری لیتیومی 21700 شوند. دلیل این امر چیست؟

1. ترکیب و طبقه بندی؟

باتری لیتیومی به این معنی است که سیستم الکتروشیمیایی حاوی باتری لیتیومی است که تقریباً به باتری لیتیومی و باتری لیتیومی تقسیم می شود. باتری لیتیومی به دلیل تجاری نبودن لیتیوم فلزی و قابل شارژ بودن، از نظر ظاهری به دو دسته استوانه ای و مربعی تقسیم می شود و عمدتاً از چهار قسمت ماده الکترود مثبت، ماده الکترود منفی، الکترولیت و مواد دیافراگمی تشکیل شده است (این مقاله). اورجینال است، لطفاً مشخص کنید که آیا تکثیر شده است).

مواد آند مختلف و مواد آند مورد استفاده در باتری های لیتیومی را می توان به انواع مختلفی از باتری ها تقسیم کرد. به عنوان مثال، مواد متداول آند شامل لیتیوم کبالات، لیتیوم منگنات، نیکل، فسفات آهن لیتیوم و مواد سه تایی است. مواد متداول آند شامل مواد کربن گرافیت، مواد مبتنی بر قلع، مواد سیلیکونی و مواد مبتنی بر تیتانیوم است. در میان آنها، لیتیوم کبالات اکثریت مواد آندی برای باتری های لیتیومی است.

2. جهت فنی باتری لیتیومی چیست؟

به آن منگنز تری کبالت نیز می گویند، به این معنی که سه ماده نیکل، کبالت و منگنز مواد مثبت، گرافیت ماده مثبت باتری و نمک نیکل، نمک کبالت و نمک منگنز آن مواد خام هستند. نسبت نیکل، کبالت و منگنز را می توان با توجه به وضعیت واقعی تنظیم کرد. شرکت های باتری با جهت های فنی اصلی، مانند ژاپن و کره، باتری فسفات آهن لیتیوم بر اساس لیتیوم فسفات آهنی به عنوان ماده منفی و گرافیت به عنوان ماده منفی است که جهت فنی اصلی BYD است. باتری های لیتیوم تیتانات را می توان به دو نوع تقسیم کرد. یکی لیتیوم تیتانات به عنوان ماده کاتد است، در حالی که منگنات لیتیوم و فسفات آهن لیتیوم مواد سه تایی و ماده کاتدی باتری های لیتیومی هستند. این جهت اصلی Zhuhai Silver در حال حاضر است. دیگری لیتیوم تیتانات به عنوان کاتد و باتری لیتیومی لیتیوم فلزی یا آلیاژی لیتیوم است (این یک محصول اصلی است، استارت ماشین گربه، لطفا انتقال را مشخص کنید).

3. مزایای باتری لیتیومی سه تایی چیست؟

بزرگترین مزیت باتری لیتیومی سه تایی در چگالی ذخیره انرژی بالای آن است که معمولاً بالای 200 وات ساعت بر کیلوگرم است و مربوط به 90 تا 120 وات ساعت بر کیلوگرم فسفات آهن لیتیوم است که برای تقاضای بازار خودروهای سواری برای مسافت پیموده شده مناسب تر است. . دمای تجزیه مواد باتری لیتیوم سه تایی حدود 200 درجه سانتیگراد است که مولکول های اکسیژن را آزاد می کند. در مورد دمای بالا و احتراق سریع، باتری های الکترولیتی و خطرات احتراق و انفجار خود به خود، الزامات مدیریتی برای باتری ها بسیار بالا است. (OVP) باید از حفاظت در برابر شارژ بیش از حد، حفاظت تخلیه (UVP)، حفاظت در برابر دمای بیش از حد (OTP) و حفاظت بیش از حد جریان (OCP) تشکیل شده باشد. بنابراین، باتری های لیتیومی سه تایی توسط خودروهای الکتریکی خالص در بازار چین تا 76٪ استفاده می شود. با این حال، تعداد اتوبوس های برقی تنها 27.6٪ است، در حالی که لیتیوم فسفات آهن 64.9٪ است.

4. چرا تسلا به 2170 سوئیچ کرد؟

باتری های 18650 و 2170 که توسط تسلا استفاده می شود، باتری های لیتیومی کوپلیمر سه تایی هستند. 18650 یک باتری استوانه ای با قطر 18 میلی متر و طول 65 میلی متر و 2170 یک باتری استوانه ای با قطر 21 میلی متر و طول 70 میلی متر است. از آنجایی که بهبود چگالی انرژی و کاهش هزینه باتری از طریق کنترل فرآیند و مواد خام غیرممکن است، باتری 2170 با حجم بیشتر به یک انتخاب اجتناب ناپذیر تبدیل می شود. انتظار می رود که مدل و ModelX پس از اولین استفاده از Model3 جایگزین شوند.

ماسک ادعا می کند که باتری در 2170 بالاترین چگالی انرژی و ارزان ترین باتری در جهان است، با چگالی انرژی تا 300 WH/kg که مربوط به 233 WH/kg در سال 18650 است. چگالی انرژی نزدیک به 20 افزایش یافته است. ٪، اما هزینه سیستم باتری آن 155 دلار / WH است که مربوط به 171/18650 WH است که یک کاهش محدود است. اگرچه هنوز راه زیادی تا رسیدن ماسک به هدف ۱۰۰ دلار در هر وات ساعت باقی مانده است، اما هنوز یک قدم به جلو است. گام بعدی باید نوآوری مواد باتری جدید برای کاهش هزینه ها باشد. باتری لیتیومی سه تایی نوعی باتری لیتیومی است که از ترپلیمر لیتیوم نیکل کبالت اکسید منگنز (Li (NiCoMn) O2) تشکیل شده است. محصول پیش ساز مواد کاتد کامپوزیت سه تایی نمک نیکل، نمک کبالت و نمک منگنز را به عنوان مواد خام می گیرد و نسبت نیکل، کبالت و منگنز را می توان با توجه به وضعیت واقعی تنظیم کرد.

ایمنی اولویت اول است

ویژگی های باتری لیتیومی سه تایی چگالی انرژی بالا و ولتاژ بالا است، بنابراین بسته باتری با وزن یکسان ظرفیت بیشتری دارد و خودرو می تواند دورتر و سریعتر حرکت کند. با این حال، ضعف آن در پایداری ضعیف آن است. اگر اتصال کوتاه داخلی وجود داشته باشد یا ماده مثبت با آب برخورد کند، شعله های آتش باز می شود. بنابراین برای حفاظت عموما از یک لایه پوسته فولادی استفاده می شود. بسته باتری تسلا از حدود 7000 باتری 18650 تشکیل شده است. اگرچه تسلا محافظت همه جانبه ای را برای بسته باتری ارائه می دهد، اما همچنان خطر آتش سوزی در تصادفات شدید وجود دارد.

زیرا این دو ماده با رسیدن به دمای معینی تجزیه می شوند. لیتیوم سه تایی حدود 200 ℃ کمتر و لیتیوم فسفات آهن حدود 800 ℃ کمتر است. واکنش شیمیایی مواد لیتیوم سه تایی شدیدتر است، که مولکول های اکسیژن را آزاد می کند و الکترولیت به سرعت در دمای بالا می سوزد و منجر به واکنش زنجیره ای می شود. به طور خلاصه، اشتعال لیتیوم سه تایی آسان تر از فسفات آهن لیتیوم است. شایان ذکر است که ما در مورد مواد صحبت می کنیم، نه باتری های آماده.

باتری لیتیوم فسفات آهن بسیار پایدارتر است. حتی اگر پانل خراب شود، اتصال کوتاه منفجر نمی شود و نمی سوزد، و باتری در دمای بالای 350 درجه سانتیگراد آتش نمی گیرد (سه باتری لیتیومی را نمی توان در دمای 180-250 ℃ حمل کرد). بنابراین، از نظر عملکرد ایمنی، باتری لیتیوم فسفات آهن بهتر است.

از آنجایی که مواد لیتیوم سه تایی دارای چنین خطرات ایمنی بالقوه ای هستند، سازندگان نیز سعی می کنند از حوادث جلوگیری کنند. با توجه به ویژگی‌های پیرولیز مواد لیتیوم سه تایی، تولیدکنندگان اهمیت زیادی به حفاظت در برابر شارژ بیش از حد (OVP)، حفاظت بیش از حد تخلیه (UVP)، حفاظت بیش از حد دما (OTP) و حفاظت بیش از جریان (OCP) می‌دهند. تسلا از ایمنی مطمئن است زیرا دارای سیستم مدیریت باتری است که می تواند باتری های لیتیومی فعال تر خود را بهتر مدیریت کند. البته، همانطور که شرکت‌های باتری، شرکت‌های خودروسازی و شرکت‌های حرفه‌ای مدیریت باتری به پیشرفت خود در این زمینه ادامه می‌دهند، شرکت‌های بیشتری نیز می‌توانند به مدیریت باتری عالی دست یابند که ایمنی را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.