Ausführliche Erläuterung der Batteriekonzepte 18650 und 21700 und deren Vorteile

Mit der rasanten Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie in den letzten Jahren sind auch Lithiumbatterien populär geworden. Energiebatterien waren schon immer ein wichtiges Feld von Fahrzeugen mit neuer Energie. Wer Strombatterien beherrscht, wird neue Energiefahrzeuge beherrschen. Unter den Power-Akkus ist zweifellos der Lithium-Ionen-Akku der auffälligste.

Lithium-Ionen-Akkus haben eine sehr hohe Energiedichte, eine 1.5- bis 2-fache Kapazität gegenüber Nickel-Wasserstoff-Akkus gleichen Gewichts und eine sehr geringe Selbstentladung. Außerdem haben Lithium-Ionen-Akkus fast keinen „Memory-Effekt“ und enthalten keine giftigen Stoffe. Diese Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien machen sie im Bereich der New Energy Vehicles weit verbreitet.

Heutzutage sind die am weitesten verbreiteten zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien 18650-Batterien und 21700-Batterien.

18650 Batterie:

18650-Batterien bezeichneten ursprünglich Nickel-Metallhydrid-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Da Nickel-Metallhydrid-Batterien inzwischen weniger verwendet werden, spricht man jetzt von Lithium-Ionen-Batterien. 18650 ist der Urheber von Lithium-Ionen-Batterien – ein Standardmodell für Lithium-Ionen-Batterien, das von SONY in Japan aus Kostengründen eingestellt wurde, wobei 18 einen Durchmesser von 18 mm, 65 eine Länge von 65 mm und 0 eine zylindrische Batterie bedeutet. Zu den üblichen 18650-Batterien gehören ternäre Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Eisenphosphat-Batterien.

Apropos 18650-Batterien, Tesla muss erwähnt werden. Wenn Tesla Elektroautobatterien entwickelt, hat es viele Arten von Batterien getestet, aber am Ende konzentrierte es sich auf 18650-Batterien und verwendete 18650-Batterien als neue Energie-Elektroautobatterien. Technische Route. Man kann sagen, dass der Grund, warum Tesla in der Lage ist, neben der Elektromotortechnologie auch eine Leistung zu haben, die den herkömmlichen Kraftstofffahrzeugen in nichts nachsteht, von Teslas fortschrittlicher Batterietechnologie profitiert. Warum hat Tesla also die 18650er Batterie als Energiequelle gewählt?

Vorteil

Ausgereifte Technologie und hohe Konsistenz

Vor dem Eintritt in den Bereich der New Energy Vehicles wurden 18650-Batterien häufig in elektronischen Produkten verwendet. Sie sind die frühesten, ausgereiftesten und stabilsten Lithium-Ionen-Batterien. Nach jahrelanger Erfahrung haben japanische Hersteller 18650 Batterien in Konsumgütern angesammelt. Fortschrittliche Technologie wird im Bereich der Fahrzeugbatterien sehr gut angewendet. Panasonic ist eines der weltweit größten Unternehmen für Batterietechnologie und Waagen. Im Vergleich zu anderen Herstellern weist es die wenigsten Produktmängel und größeren Umfang auf, und es ist auch einfach, Batterien mit guter Konsistenz auszuwählen.

Dagegen sind andere Akkus, wie beispielsweise gestapelte Lithium-Ionen-Akkus, noch lange nicht ausgereift. Viele Produkte lassen sich nicht einmal in Größe und Größe vereinheitlichen, und die Produktionsprozesse der Batteriehersteller können den Bedingungen nicht gerecht werden. Generell erreicht die Konsistenz des Akkus nicht das Niveau des 18650er Akkus. Wenn die Konsistenz der Batterie nicht den Anforderungen entspricht, kann die Verwaltung einer großen Anzahl von parallel angeordneten Batteriesträngen und Batteriepaketen die Leistung jeder Batterie nicht verbessern, und 18650-Batterien können dieses Problem gut lösen.

Hohe Sicherheitsleistung

Die Lithiumbatterie 18650 hat eine hohe Sicherheitsleistung, nicht explosiv, nicht brennbar; ungiftig, umweltfreundlich und hat die RoHS-Markenzertifizierung bestanden; und hat eine gute Hochtemperaturbeständigkeit und die Entladungseffizienz beträgt 100% bei 65 Grad.

Der 18650-Akku ist im Allgemeinen in einem Stahlgehäuse verpackt. In Extremsituationen wie einer Autokollision kann es das Auftreten von Sicherheitsunfällen so weit wie möglich reduzieren und die Sicherheit ist höher. Darüber hinaus ist die Größe jeder Batteriezelle des 18650 klein, und die Energie jeder Zelle kann in einem kleineren Bereich gesteuert werden. Verglichen mit der Verwendung von großen Batteriezellen können selbst bei Ausfall einer Einheit des Batteriepakets die Auswirkungen des Ausfalls reduziert werden.

Hohe Energiedichte

Die Kapazität von 18650 Lithiumbatterien liegt im Allgemeinen zwischen 1200 mAh und 3600 mAh, während die allgemeine Batteriekapazität nur etwa 800 mAh beträgt. In Kombination mit einem 18650-Lithium-Akku kann der 18650-Lithium-Akku 5000 mAh überschreiten. Sie hat eine 1.5- bis 2-fache Kapazität einer Nickel-Wasserstoff-Batterie gleichen Gewichts und eine sehr geringe Selbstentladung. Die Energiedichte der 18650er Batteriezelle kann derzeit das Niveau von 250Wh/kg erreichen, was den Anforderungen der hohen Reichweite von Tesla gerecht wird.

Niedrige Kosten und hohe Kostenleistung

Die 18650-Lithiumbatterie hat eine lange Lebensdauer und die Zyklenlebensdauer kann bei normalem Gebrauch mehr als das 500-fache erreichen, was mehr als das Doppelte von gewöhnlichen Batterien ist. Das Produkt 18650 weist einen hohen technologischen Reifegrad auf. Konstruktion, Fertigungstechnologie und Fertigungsausrüstung sowie die daraus abgeleitete 18650-Modultechnologie sind ausgereift, was die Betriebs- und Wartungskosten senkt.

Die derzeit weit verbreitete Batterie 18650 hat eine langjährige Entwicklungsgeschichte. Obwohl die Technologie im Vergleich zu anderen Batterietypen relativ ausgereift ist, gibt es immer noch Probleme wie eine hohe Wärmeentwicklung, eine komplexe Gruppierung und die Unfähigkeit, ein schnelles Laden zu erreichen. In diesem Zusammenhang entstanden 21700 zylindrische ternäre Batterien.

Am 4. Januar 2017 gab Tesla den Start der Massenproduktion der von Tesla und Panasonic gemeinsam entwickelten neuen 21700-Batterie bekannt und betonte, dass dies die Batterie mit der höchsten Energiedichte und den niedrigsten Kosten unter den derzeit für die Massenproduktion verfügbaren Batterien sei.

21700 Batterie:

Die Batterie 21700 ist ein zylindrisches Batteriemodell, insbesondere: 21 – bezieht sich auf die zylindrische Batterie mit einem Außendurchmesser von 21 mm; 700-bezieht sich auf die zylindrische Batterie mit einer Höhe von 70.0 mm.

Hierbei handelt es sich um ein neues Modell, das entwickelt wurde, um die Anforderungen von Elektrofahrzeugen an eine längere Fahrleistung zu erfüllen und die effektive Nutzung des Fahrzeugbatterieraums zu verbessern. Verglichen mit der üblichen zylindrischen Lithiumbatterie 18650 kann die Kapazität von 21700 mehr als 35% höher sein als die des gleichen Materials.

Der neue 21700 hat vier wesentliche Vorteile:

(1) Die Batteriezellenkapazität wird um 35 % erhöht. Nehmen Sie als Beispiel die Batterie 21700 von Tesla. Nach dem Wechsel vom Modell 18650 auf das Modell 21700 kann die Batteriezellenkapazität 3 bis 4.8 Ah erreichen, was einer deutlichen Steigerung von 35 % entspricht.

(2) Die Energiedichte des Batteriesystems wird um ca. 20 % erhöht. Laut den von Tesla veröffentlichten Daten lag die Energiedichte des in der Anfangszeit verwendeten 18650-Batteriesystems bei etwa 250 Wh/kg. Später lag die Energiedichte des damit produzierten 21700 Batteriesystems bei etwa 300Wh/kg. Die volumetrische Energiedichte der 21700er Batterie war höher als die der ursprünglichen 18650er. Fast 20 %.

(3) Die Kosten des Systems werden voraussichtlich um etwa 9 % sinken. Aus der Analyse der von Tesla veröffentlichten Batteriepreisinformationen geht hervor, dass das Lithium-Energie-Batteriesystem der 21700-Batterie 170 US-Dollar/Wh kostet und das 18650-Batteriesystem 185 US-Dollar/Wh. Nach der Verwendung von 21700 Batterien beim Model 3 können allein die Kosten für das Batteriesystem um etwa 9 % gesenkt werden.

(4) Es wird erwartet, dass das Gewicht des Systems um etwa 10 % sinkt. Das Gesamtvolumen von 21700 ist größer als 18650. Mit zunehmender Monomerkapazität ist die Energiedichte des Monomers höher, sodass die Anzahl der Batteriemonomere, die bei gleicher Energie benötigt werden, um etwa 1/3 reduziert werden kann, was die Schwierigkeit verringert des Systemmanagements und reduzieren die Anzahl der Batterien. Die Anzahl der in der Tasche verwendeten Metallstrukturteile und des elektrischen Zubehörs reduziert das Gewicht des Akkus zusätzlich. Nachdem Samsung SDI auf einen neuen Satz 21700er Akkus umgestellt hatte, stellte sich heraus, dass das Gewicht des Systems im Vergleich zum aktuellen Akku um 10 % reduziert wurde.