Dlaczego Tesla zmieniono na 2170? Jakie są zalety trójskładnikowej baterii litowej

Bateria 18650 była legendą Tesli. Teraz, wraz z masową produkcją Modelu 3, historyczna misja baterii 18650 dobiega końca. Wszystkie modele Tesli mogą zastąpić baterię litową 21700. Jaki jest tego powód?

1. Skład i klasyfikacja?

Bateria litowa oznacza, że ​​układ elektrochemiczny zawiera baterię litową, którą można z grubsza podzielić na baterię litową i baterię litową. Ze względu na komercyjny charakter niezawierający metalicznego litu i możliwość ponownego ładowania, baterię litową można podzielić na cylindryczną i kwadratową i składa się głównie z czterech części: materiału elektrody dodatniej, materiału elektrody ujemnej, materiału elektrolitu i membrany (ten artykuł jest oryginałem, proszę określić, czy jest reprodukcją).

Różne materiały anodowe i materiały anodowe stosowane w bateriach litowych można podzielić na różne typy baterii. Na przykład powszechnie stosowane materiały anodowe obejmują kobalian litu, manganian litu, nikiel, fosforan litowo-żelazowy i materiały trójskładnikowe. Powszechnie stosowane materiały anodowe obejmują grafitowe materiały węglowe, materiały na bazie cyny, materiały na bazie krzemu i materiały na bazie tytanu. Wśród nich kobalian litu stanowi większość materiałów anodowych do akumulatorów litowych.

2. Jaki jest kierunek techniczny baterii litowej?

Nazywa się go również trikobaltowo-manganem, co oznacza, że ​​trzy materiały: nikiel, kobalt i mangan są materiałami dodatnimi, grafit jest materiałem dodatnim baterii, a jego sól niklowa, sól kobaltowa i sól manganowa są surowcami. Proporcję niklu, kobaltu i manganu można dostosować do aktualnej sytuacji. Firmy akumulatorowe z głównymi kierunkami technicznymi, takie jak Japonia i Korea, akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe oparte są na fosforanie litowo-żelazowym jako materiale ujemnym i graficie jako materiale ujemnym, co jest głównym kierunkiem technicznym BYD; Baterie litowo-tytanowe można podzielić na dwa typy. Jednym z nich jest tytanian litu jako materiał katody, natomiast manganian litu i fosforan litu i żelaza to materiały trójskładnikowe i materiał katody baterii litowych. Jest to obecnie główny kierunek Zhuhai Silver. Drugim jest tytanian litu jako katoda i bateria litowa z katodą litowo-metalową lub ze stopu litu (jest to produkt oryginalny, rozrusznik samochodowy dla kota, proszę określić transfer).

3. Jakie są zalety trójskładnikowej baterii litowej?

Największą zaletą trójskładnikowego akumulatora litowego jest jego wysoka gęstość magazynowania energii, zwykle powyżej 200 WH/kg i związana z 90-120 Wh/kg fosforanu litowo-żelazowego, co jest bardziej odpowiednie dla zapotrzebowania rynku samochodów osobowych pod względem przebiegu . Temperatura rozkładu trójskładnikowych baterii litowych wynosi około 200 ℃, co powoduje uwolnienie cząsteczek tlenu. W przypadku wysokiej temperatury i szybkiego spalania, akumulatorów elektrolitowych oraz zagrożeń samozapłonu i wybuchu, wymagania dotyczące zarządzania akumulatorami są bardzo wysokie. (OVP) powinno składać się z zabezpieczenia przed przeładowaniem, zabezpieczenia przed rozładowaniem (UVP), zabezpieczenia przed przegrzaniem (OTP) i zabezpieczenia nadprądowego (OCP). Dlatego też trójskładnikowe akumulatory litowe są wykorzystywane w pojazdach czysto elektrycznych na rynku chińskim aż w 76%. Jednak liczba autobusów elektrycznych wynosi tylko 27,6%, podczas gdy fosforan litowo-żelazowy to 64,9%.

4. Dlaczego Tesla przeszła na 2170?

Baterie o numerach 18650 i 2170 używane przez Teslę to trójskładnikowe baterie litowo-kopolimerowe. 18650 to bateria cylindryczna o średnicy 18mm i długości 65mm, a 2170 to bateria cylindryczna o średnicy 21mm i długości 70mm. Ponieważ nie da się poprawić gęstości energii i obniżyć kosztów baterii poprzez kontrolę procesu i surowca, nieuniknionym wyborem staje się bateria 2170 o większej pojemności. Oczekuje się, że model i ModelX zostaną wymienione po pierwszym użyciu Modelu3.

Musk twierdzi, że akumulator w 2170 to akumulator o największej gęstości energii i najtańszy na świecie, o gęstości energii aż 300 WH/kg, co odpowiada 233 WH/kg w 18650. Gęstość energii wzrosła o prawie 20 %, ale koszt systemu akumulatorów wynosi 155 dolarów/WH, co odpowiada 171/18650 WH, co stanowi ograniczoną obniżkę. Chociaż do osiągnięcia przez Muska celu 100 dolarów za watogodzinę jeszcze daleka droga, wciąż jest to krok naprzód. Następnym krokiem powinno być wprowadzenie innowacyjnych materiałów do akumulatorów, aby obniżyć koszty. Trójskładnikowa bateria litowa to rodzaj baterii litowej składającej się z terpolimeru litowo-niklowo-kobaltowo-manganowego (Li (NiCoMn) O2). Produkt prekursorowy trójskładnikowego materiału katody kompozytowej przyjmuje sól niklu, sól kobaltu i sól manganu jako surowce, a proporcję niklu, kobaltu i manganu można dostosować do aktualnej sytuacji.

Bezpieczeństwo jest najwyższym priorytetem

Charakterystyka trójskładnikowego akumulatora litowego to wysoka gęstość energii i wysokie napięcie, dzięki czemu akumulator o tej samej masie ma większą pojemność, a samochód może jechać dalej i szybciej. Jednak jego słabością jest słaba stabilność. Jeśli nastąpi wewnętrzne zwarcie lub substancja dodatnia napotka wodę, nastąpi otwarty ogień. Dlatego do ochrony powszechnie stosuje się warstwę powłoki stalowej. Zestaw akumulatorów Tesli składa się z około 7000 akumulatorów 18650. Chociaż Tesla zapewnia wszechstronną ochronę pakietu akumulatorów, w przypadku ekstremalnych wypadków kolizyjnych nadal istnieje ryzyko pożaru.

Dzieje się tak, ponieważ te dwa materiały ulegną rozkładowi po osiągnięciu określonej temperatury. Trójskładnikowy lit jest o około 200 ℃ niższy, a fosforan litowo-żelazowy jest o około 800 ℃ niższy. Reakcja chemiczna trójskładnikowego materiału litowego jest bardziej intensywna, co powoduje uwolnienie cząsteczek tlenu, a elektrolit będzie szybko palić się w wysokiej temperaturze, prowadząc do reakcji łańcuchowej. Krótko mówiąc, trójskładnikowy lit jest łatwiejszy do zapalenia niż fosforan litowo-żelazowy. Warto zaznaczyć, że mówimy o materiałach, a nie o gotowych bateriach.

Bateria litowo-żelazowo-fosforanowa jest znacznie stabilniejsza. Nawet jeśli panel ulegnie uszkodzeniu, zwarcie nie eksploduje i nie pali się, a akumulator nie zapali się w wysokiej temperaturze 350 ℃ (trzy baterie litowe nie mogą być przenoszone w temperaturze 180-250 ℃). Dlatego pod względem bezpieczeństwa lepszy jest akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy.

Ponieważ trójskładnikowe materiały litowe stwarzają potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa, producenci starają się również zapobiegać wypadkom. Zgodnie z właściwościami pirolizy trójskładnikowych materiałów litowych producenci będą przywiązywać dużą wagę do zabezpieczenia przed przeładowaniem (OVP), zabezpieczeniem przed nadmiernym rozładowaniem (UVP), zabezpieczeniem przed przegrzaniem (OTP) i zabezpieczeniem nadprądowym (OCP). Tesla jest pewna bezpieczeństwa, ponieważ posiada system zarządzania akumulatorami, który może lepiej zarządzać bardziej aktywnymi akumulatorami litowymi. Oczywiście, w miarę jak coraz więcej firm zajmujących się akumulatorami, firm samochodowych i firm zajmujących się profesjonalnym zarządzaniem akumulatorami rozwija się w tej dziedzinie, coraz więcej firm może również osiągnąć doskonałe zarządzanie akumulatorami, co znacznie poprawi bezpieczeństwo.