توضیح مفصل مفاهیم باتری 18650 و باتری 21700 و مزایای آنها

با توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید در سال های اخیر، باتری های لیتیومی نیز محبوب شده اند. باتری های قدرت همیشه یکی از زمینه های مهم وسایل نقلیه با انرژی جدید بوده اند. هر کسی که به باتری های برق تسلط داشته باشد، بر وسایل نقلیه انرژی جدید تسلط پیدا خواهد کرد. در بین باتری های برقی، بدون شک باتری لیتیوم یونی چشم نوازترین آن ها است.

چگالی انرژی باتری های لیتیوم یونی بسیار بالاست و ظرفیت آن 1.5 تا 2 برابر باتری های نیکل-هیدروژن هم وزن است و سرعت خود تخلیه بسیار پایینی دارد. علاوه بر این، باتری های لیتیوم یون تقریباً هیچ “اثر حافظه” ندارند و حاوی مواد سمی نیستند. این مزیت های باتری های لیتیوم یونی باعث می شود تا در زمینه وسایل نقلیه با انرژی جدید به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

امروزه باتری‌های لیتیوم یون استوانه‌ای که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، 18650 باتری و 21700 باتری هستند.

باتری 18650:

باتری های 18650 در اصل به باتری های هیدرید نیکل-فلز و باتری های لیتیوم یونی اطلاق می شد. از آنجایی که باتری‌های هیدرید نیکل-فلز اکنون کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، اکنون به باتری‌های لیتیوم یونی اشاره می‌کنند. 18650 مبتکر باتری های لیتیوم یونی است – یک مدل باتری لیتیوم یون استاندارد که توسط SONY در ژاپن به منظور صرفه جویی در هزینه ها تنظیم شده است، که در آن 18 به معنای قطر 18 میلی متر، 65 به معنای طول 65 میلی متر و 0 به معنای باتری استوانه ای است. باتری های رایج 18650 شامل باتری های لیتیوم یون سه تایی و باتری های فسفات آهن لیتیوم می باشد.

در مورد باتری های 18650 باید به تسلا اشاره کرد. زمانی که تسلا در حال توسعه باتری خودروهای الکتریکی است، انواع بسیاری از باتری ها را آزمایش کرده است، اما در نهایت بر روی 18650 باتری متمرکز شد و از 18650 باتری به عنوان باتری خودروهای الکتریکی انرژی جدید استفاده کرد. مسیر فنی می توان گفت دلیل اینکه تسلا قادر است عملکردی کم از خودروهای سوخت سنتی داشته باشد، علاوه بر فناوری موتور الکتریکی، از فناوری باتری پیشرفته تسلا نیز بهره می برد. پس چرا تسلا باتری 18650 را به عنوان منبع انرژی خود انتخاب کرد؟

مزیت

تکنولوژی بالغ و سازگاری بالا

قبل از ورود به عرصه خودروهای انرژی نو، 18650 باتری به طور گسترده در محصولات الکترونیکی استفاده شده است. آنها اولین، بالغ ترین و پایدارترین باتری های لیتیوم یونی هستند. پس از سال ها تجربه، تولید کنندگان ژاپنی 18650 باتری را در محصولات مصرفی جمع آوری کرده اند. فناوری پیشرفته به خوبی در زمینه باتری خودروها به کار گرفته شده است. پاناسونیک یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های فناوری باتری و مقیاس است. در مقایسه با سایر سازندگان، کمترین نقص محصول و مقیاس بزرگتر را دارد و همچنین انتخاب باتری با قوام خوب آسان است.

در مقابل، باتری‌های دیگر، مانند باتری‌های لیتیوم یونی روی هم، به اندازه کافی بالغ نیستند. بسیاری از محصولات حتی از نظر اندازه و اندازه نمی توانند یکسان شوند و فرآیندهای تولیدی که تولید کنندگان باتری در اختیار دارند نمی توانند شرایط را برآورده کنند. به طور کلی قوام باتری به سطح باتری 18650 نمی رسد. اگر قوام باتری نتواند الزامات را برآورده کند، مدیریت تعداد زیادی رشته باتری و بسته های باتری که به صورت موازی تشکیل شده اند اجازه پخش بهتر عملکرد هر باتری را نمی دهد و باتری های 18650 می توانند این مشکل را به خوبی حل کنند.

عملکرد ایمنی بالا

باتری لیتیومی 18650 دارای عملکرد ایمنی بالا، غیر قابل انفجار، غیر قابل احتراق است. غیر سمی، غیر آلاینده، و گواهینامه علامت تجاری RoHS را گذرانده است. و مقاومت خوبی در دمای بالا دارد و راندمان تخلیه 100٪ در 65 درجه است.

باتری 18650 به طور کلی در یک پوسته فولادی بسته بندی می شود. در شرایط شدید مانند تصادف خودرو می تواند تا حد امکان وقوع حوادث ایمنی را کاهش دهد و ایمنی بالاتر است. علاوه بر این، اندازه هر سلول باتری 18650 کوچک است و انرژی هر سلول در محدوده کمتری قابل کنترل است. در مقایسه با استفاده از سلول های باتری با اندازه بزرگ، حتی اگر یک واحد از بسته باتری از کار بیفتد، می توان تأثیر خرابی را کاهش داد.

تراکم انرژی بالا

ظرفیت باتری لیتیومی 18650 به طور کلی بین 1200 و 3600mah است، در حالی که ظرفیت باتری کلی تنها حدود 800mah است. اگر در یک بسته باتری لیتیومی 18650 ترکیب شود، بسته باتری لیتیومی 18650 می تواند از 5000 میلی ساعت بیشتر شود. ظرفیت آن 1.5 تا 2 برابر باتری نیکل هیدروژنی با همان وزن است و سرعت خود تخلیه بسیار پایینی دارد. چگالی انرژی سلول باتری 18650 در حال حاضر می تواند به سطح 250Wh/kg برسد که نیازهای محدوده کروز بالای تسلا را برآورده می کند.

هزینه کم و عملکرد پر هزینه

باتری لیتیومی 18650 عمر طولانی دارد و عمر چرخه آن در استفاده معمولی می تواند به بیش از 500 برابر برسد که بیش از دو برابر باتری های معمولی است. محصول 18650 دارای درجه بالایی از بلوغ فنی است. طراحی ساختاری، فناوری ساخت و تجهیزات ساخت، و همچنین فناوری ماژول 18650 مشتق شده، همگی بالغ هستند، که همگی هزینه های عملیاتی و نگهداری آن را کاهش می دهند.

باتری 18650 که در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، سابقه توسعه چندین ساله دارد. اگرچه این فناوری در مقایسه با انواع دیگر باتری ها نسبتاً بالغ است، اما همچنان با مشکلاتی مانند تولید حرارت بالا، گروه بندی پیچیده و عدم توانایی در دستیابی به شارژ سریع مواجه است. در این زمینه 21700 باتری سه تایی استوانه ای به وجود آمدند.

در 4 ژانویه 2017، تسلا شروع تولید انبوه باتری جدید 21700 را به طور مشترک توسط تسلا و پاناسونیک توسعه داد و تأکید کرد که این باتری با بالاترین چگالی انرژی و کمترین هزینه در میان باتری‌هایی است که در حال حاضر برای تولید انبوه در دسترس هستند.

باتری 21700:

باتری 21700 یک مدل باتری استوانه ای است، به طور خاص: 21- اشاره به باتری استوانه ای با قطر خارجی 21 میلی متر دارد. 700- اشاره به باتری استوانه ای با ارتفاع 70.0 میلی متر دارد.

این مدل جدیدی است که برای برآورده کردن الزامات وسایل نقلیه الکتریکی برای مسافت پیموده شده بیشتر و بهبود استفاده موثر از فضای باتری خودرو توسعه یافته است. در مقایسه با باتری لیتیومی استوانه‌ای 18650، ظرفیت 21700 می‌تواند بیش از 35 درصد بیشتر از ظرفیت همان ماده باشد.

21700 جدید چهار مزیت قابل توجه دارد:

(1) ظرفیت سلول باتری 35٪ افزایش یافته است. به عنوان مثال باتری 21700 تولید شده توسط تسلا را در نظر بگیرید. پس از تغییر از مدل 18650 به مدل 21700، ظرفیت سلول باتری می تواند به 3 تا 4.8 Ah برسد که افزایش قابل توجهی 35 درصدی است.

(2) چگالی انرژی سیستم باتری حدود 20٪ افزایش یافته است. طبق داده‌های فاش شده توسط تسلا، چگالی انرژی سیستم باتری ۱۸۶۵۰ مورد استفاده در روزهای اولیه حدود ۲۵۰ وات ساعت بر کیلوگرم بود. بعدها، چگالی انرژی سیستم باتری 18650 تولید شده توسط آن حدود 250 وات ساعت بر کیلوگرم بود. چگالی انرژی حجمی باتری 21700 بالاتر از 300 اصلی بود. نزدیک به 21700%.

(3) انتظار می رود هزینه سیستم حدود 9٪ کاهش یابد. از تجزیه و تحلیل اطلاعات قیمت باتری فاش شده توسط تسلا، سیستم باتری لیتیوم برق باتری 21700 با قیمت 170 دلار در هر وات ساعت و قیمت سیستم باتری 18650 185 دلار در وات ساعت است. پس از استفاده از باتری 21700 در مدل 3، هزینه سیستم باتری به تنهایی می تواند حدود 9 درصد کاهش یابد.

(4) انتظار می رود وزن سیستم حدود 10٪ کاهش یابد. حجم کلی 21700 بیشتر از 18650 است. با افزایش ظرفیت مونومر، چگالی انرژی مونومر بیشتر می شود، بنابراین تعداد مونومرهای باتری مورد نیاز تحت انرژی یکسان را می توان حدود 1/3 کاهش داد که باعث کاهش سختی می شود. مدیریت سیستم و کاهش تعداد باتری ها. تعداد قطعات ساختاری فلزی و لوازم الکتریکی بکار رفته در کیف وزن باتری را بیشتر کاهش می دهد. پس از اینکه سامسونگ SDI به مجموعه جدیدی از باتری های 21700 تغییر داد، مشخص شد که وزن سیستم نسبت به باتری فعلی 10 درصد کاهش یافته است.