شرح مفصل لمفاهيم بطارية 18650 والبطارية 21700 ومزاياها

مع التطور السريع لمركبات الطاقة الجديدة في السنوات الأخيرة ، أصبحت بطاريات الليثيوم أيضًا شائعة. لطالما كانت بطاريات الطاقة مجالًا مهمًا لمركبات الطاقة الجديدة. من يتقن بطاريات الطاقة سوف يتقن مركبات الطاقة الجديدة. من بين بطاريات الطاقة ، فإن أكثر ما يلفت الأنظار هو بلا شك بطارية الليثيوم أيون.

كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم أيون عالية جدًا ، وقدرتها تتراوح من 1.5 إلى 2 مرة عن بطاريات النيكل والهيدروجين من نفس الوزن ، ولها معدل تفريغ ذاتي منخفض جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بطاريات الليثيوم أيون ليس لها “تأثير ذاكرة” تقريبًا ولا تحتوي على مواد سامة. هذه المزايا لبطاريات الليثيوم أيون تجعلها تستخدم على نطاق واسع في مجال مركبات الطاقة الجديدة.

في الوقت الحاضر ، بطاريات الليثيوم أيون الأسطوانية الأكثر استخدامًا هي 18650 بطارية و 21700 بطارية.

بطارية 18650:

18650 تشير في الأصل إلى بطاريات هيدريد النيكل وبطاريات الليثيوم أيون. نظرًا لأن بطاريات هيدريد النيكل والمعدن أقل استخدامًا الآن ، فإنها تشير الآن إلى بطاريات الليثيوم أيون. 18650 هو المنشئ لبطاريات الليثيوم أيون – وهو نموذج قياسي لبطارية ليثيوم أيون وضعته شركة SONY في اليابان من أجل توفير التكاليف ، حيث يعني 18 قطرًا يبلغ 18 ملمًا ، و 65 يعني طولًا 65 ملمًا ، ويعني 0 بطارية أسطوانية. تشمل البطاريات الشائعة 18650 بطاريات الليثيوم أيون الثلاثية وبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد.

بالحديث عن 18650 بطارية ، لا بد من ذكر تسلا. عندما تقوم Tesla بتطوير بطاريات السيارات الكهربائية ، فقد اختبرت العديد من أنواع البطاريات ، لكنها في النهاية ركزت على 18650 بطارية واستخدمت 18650 بطارية كبطاريات طاقة كهربائية جديدة للسيارات. طريق تقني. يمكن القول أن السبب وراء قدرة Tesla على الحصول على أداء لا يقل عن سيارات الوقود التقليدية ، بالإضافة إلى تقنية المحركات الكهربائية ، يستفيد أيضًا من تقنية البطاريات المتقدمة من Tesla. فلماذا اختارت تسلا بطارية 18650 كمصدر قوتها؟

ميزة

التكنولوجيا الناضجة والاتساق العالي

قبل الدخول في مجال مركبات الطاقة الجديدة ، تم استخدام 18650 بطارية على نطاق واسع في المنتجات الإلكترونية. إنها بطاريات الليثيوم أيون الأقدم والأكثر نضجًا والأكثر استقرارًا. بعد سنوات من الخبرة ، تراكمت لدى الشركات المصنعة اليابانية 18650 بطارية في المنتجات الاستهلاكية. يتم تطبيق التكنولوجيا المتقدمة بشكل جيد للغاية في مجال بطاريات السيارات. تعد باناسونيك واحدة من أكبر شركات تكنولوجيا البطاريات وحجمها في العالم. بالمقارنة مع الشركات المصنعة الأخرى ، فإن لديها أقل عيوب في المنتج وحجم أكبر ، كما أنه من السهل اختيار البطاريات ذات الاتساق الجيد.

في المقابل ، فإن البطاريات الأخرى ، مثل بطاريات الليثيوم أيون المكدسة ، بعيدة كل البعد عن النضج الكافي. لا يمكن حتى توحيد العديد من المنتجات من حيث الحجم والحجم ، ولا يمكن أن تفي عمليات الإنتاج التي يمتلكها مصنعو البطاريات بالشروط. بشكل عام ، لا يصل ثبات البطارية إلى مستوى بطارية 18650. إذا فشل اتساق البطارية في تلبية المتطلبات ، فإن إدارة عدد كبير من سلاسل البطاريات وحزم البطاريات المتكونة بالتوازي لن تسمح بتشغيل أداء كل بطارية بشكل أفضل ، ويمكن أن تحل 18650 بطارية هذه المشكلة جيدًا.

سلامة عالية الأداء

تتميز بطارية الليثيوم 18650 بأداء أمان عالي ، غير قابلة للانفجار ، غير قابلة للاحتراق ؛ غير سامة وغير ملوثة وحصلت على شهادة RoHS للعلامات التجارية ؛ ولديه مقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية ، وكفاءة التفريغ تصل إلى 100٪ عند 65 درجة.

يتم تغليف بطارية 18650 بشكل عام في غلاف فولاذي. في الحالات القصوى مثل اصطدام السيارة ، يمكن أن تقلل من حدوث حوادث السلامة قدر الإمكان ، وتكون السلامة أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حجم كل خلية بطارية في 18650 صغير ، ويمكن التحكم في طاقة كل خلية في نطاق أصغر. بالمقارنة مع استخدام خلايا بطارية كبيرة الحجم ، حتى إذا فشلت وحدة من حزمة البطارية ، يمكن تقليل تأثير الفشل.

ارتفاع كثافة الطاقة

تتراوح سعة بطارية الليثيوم 18650 بشكل عام بين 1200 مللي أمبير و 3600 مللي أمبير ، بينما تبلغ سعة البطارية العامة حوالي 800 مللي أمبير فقط. إذا تم دمجها في حزمة بطارية ليثيوم 18650 ، يمكن أن تتجاوز حزمة بطارية الليثيوم 18650 5000 مللي أمبير. تبلغ سعتها 1.5 إلى 2 ضعف قدرة بطارية نيكل-هيدروجين من نفس الوزن ، ولها معدل تفريغ ذاتي منخفض للغاية. يمكن أن تصل كثافة الطاقة لخلية بطارية 18650 حاليًا إلى مستوى 250Wh / kg ، وهو ما يلبي متطلبات نطاق الإبحار العالي في Tesla.

تكلفة منخفضة وأداء عالي التكلفة

تتمتع بطارية الليثيوم 18650 بعمر خدمة طويل ، ويمكن أن تصل دورة الحياة إلى أكثر من 500 مرة في الاستخدام العادي ، وهو أكثر من ضعف عمر البطاريات العادية. المنتج 18650 لديه درجة عالية من النضج التكنولوجي. إن التصميم الهيكلي وتكنولوجيا التصنيع ومعدات التصنيع ، بالإضافة إلى تقنية الوحدة النمطية المشتقة 18650 كلها ناضجة ، وكلها تقلل من تكاليف التشغيل والصيانة.

بطارية 18650 ، المستخدمة على نطاق واسع حاليًا ، لها تاريخ من التطور لسنوات عديدة. على الرغم من أن هذه التقنية ناضجة نسبيًا مقارنة بأنواع البطاريات الأخرى ، إلا أنها لا تزال تواجه مشكلات مثل إنتاج الحرارة العالية ، والتجميع المعقد ، وعدم القدرة على تحقيق الشحن السريع. في هذا السياق ، ظهرت 21700 بطارية ثلاثية أسطوانية.

في 4 يناير 2017 ، أعلنت Tesla عن بدء الإنتاج الضخم للبطارية الجديدة 21700 التي طورتها Tesla و Panasonic بشكل مشترك ، وأكدت أن هذه هي البطارية ذات أعلى كثافة للطاقة وأقل تكلفة بين البطاريات المتاحة حاليًا للإنتاج بالجملة.

بطارية 21700:

البطارية 21700 هي بطارية من طراز أسطواني ، وتحديداً: 21- تشير إلى البطارية الأسطوانية التي يبلغ قطرها الخارجي 21 مم ؛ 700- يشير إلى البطارية الأسطوانية التي يبلغ ارتفاعها 70.0 مم.

هذا نموذج جديد تم تطويره لتلبية متطلبات السيارات الكهربائية لمسافات أطول في القيادة ولتحسين الاستخدام الفعال لمساحة بطارية السيارة. بالمقارنة مع بطارية الليثيوم الأسطوانية 18650 الشائعة ، يمكن أن تكون السعة 21700 أعلى بنسبة 35٪ من تلك الموجودة في نفس المادة.

يتميز الطراز 21700 الجديد بأربع مزايا مهمة:

(1) تمت زيادة سعة خلية البطارية بنسبة 35٪. خذ بطارية 21700 التي تنتجها Tesla كمثال. بعد التبديل من طراز 18650 إلى طراز 21700 ، يمكن أن تصل سعة خلية البطارية إلى 3 إلى 4.8 آه ، بزيادة كبيرة قدرها 35٪.

(2) تزداد كثافة الطاقة في نظام البطارية بحوالي 20٪. وفقًا للبيانات التي كشفت عنها Tesla ، كانت كثافة الطاقة لنظام البطاريات 18650 المستخدم في الأيام الأولى حوالي 250Wh / kg. في وقت لاحق ، كانت كثافة الطاقة لنظام البطارية 21700 التي أنتجها حوالي 300Wh / kg. كانت كثافة الطاقة الحجمية للبطارية 21700 أعلى من الكثافة الأصلية 18650. ما يقرب من 20٪.

(3) من المتوقع أن تنخفض تكلفة النظام بنحو 9٪. من تحليل معلومات سعر البطارية التي كشفت عنها Tesla ، فإن سعر نظام بطارية الليثيوم للطاقة للبطارية 21700 يبلغ 170 دولارًا / واط ، وسعر نظام البطارية 18650 هو 185 دولارًا / ساعة. بعد استخدام 21700 بطارية في الطراز 3 ، يمكن تقليل تكلفة نظام البطارية وحده بنحو 9٪.

(4) من المتوقع أن ينخفض ​​وزن النظام بحوالي 10٪. الحجم الإجمالي 21700 أكبر من 18650. مع زيادة سعة المونومر ، تكون كثافة الطاقة للمونومر أعلى ، وبالتالي يمكن تقليل عدد مونومرات البطارية المطلوبة تحت نفس الطاقة بحوالي 1/3 ، مما يقلل من الصعوبة لإدارة النظام وتقليل عدد البطاريات. يقلل عدد الأجزاء الهيكلية المعدنية والإكسسوارات الكهربائية المستخدمة في الحقيبة من وزن البطارية. بعد أن تحولت Samsung SDI إلى مجموعة جديدة من 21700 بطارية ، وجد أن وزن النظام قد انخفض بنسبة 10٪ مقارنة بالبطارية الحالية.