הסבר מפורט על מושגי הסוללה 18650 ו-21700 ויתרונותיהם

עם ההתפתחות המהירה של רכבי אנרגיה חדשים בשנים האחרונות, גם סוללות ליתיום הפכו פופולריות. סוללות כוח תמיד היו תחום חשוב של רכבי אנרגיה חדשים. מי ששולט בסוללות כוח ישלוט ברכבי אנרגיה חדשים. מבין סוללות הכוח, המושכת את העין היא ללא ספק סוללת הליתיום-יון.

צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום-יון גבוהה מאוד, והקיבולת שלה היא פי 1.5 עד 2 מזו של סוללות ניקל-מימן באותו משקל, ויש לה קצב פריקה עצמית נמוך מאוד. בנוסף, לסוללות ליתיום-יון אין כמעט “אפקט זיכרון” ואינן מכילות חומרים רעילים. יתרונות אלו של סוללות ליתיום-יון הופכות אותה לשימוש נרחב בתחום רכבי האנרגיה החדשים.

כיום, סוללות הליתיום-יון הגליליות הנפוצות יותר הן 18650 סוללות ו-21700 סוללות.

סוללת 18650:

סוללות 18650 התייחסו במקור לסוללות ניקל-מתכת הידריד וסוללות ליתיום-יון. מכיוון שסוללות ניקל-מתכת הידריד נמצאות כעת פחות בשימוש, הן מתייחסות כעת לסוללות ליתיום-יון. 18650 הוא המקור של סוללות ליתיום-יון – דגם סוללת ליתיום-יון סטנדרטי שהוגדר על ידי SONY ביפן על מנת לחסוך בעלויות, כאשר 18 פירושו קוטר של 18 מ”מ, 65 פירושו אורך של 65 מ”מ ו-0 פירושו סוללה גלילית. סוללות 18650 נפוצות כוללות סוללות ליתיום-יון טרינריות וסוללות ליתיום ברזל פוספט.

אם כבר מדברים על 18650 סוללות, יש להזכיר את טסלה. כאשר טסלה מפתחת סוללות לרכב חשמלי, היא בדקה סוגים רבים של סוללות, אך בסופו של דבר היא התמקדה בסוללות 18650 והשתמשה בסוללות 18650 כסוללות חדשות למכוניות חשמליות. מסלול טכני. ניתן לומר שהסיבה לכך שטסלה מסוגלת לקבל ביצועים שאינם נחותים מרכבי הדלק המסורתיים, בנוסף לטכנולוגיית המנוע החשמלי, נהנית גם מטכנולוגיית הסוללות המתקדמת של טסלה. אז מדוע בחרה טסלה בסוללת 18650 כמקור הכוח שלה?

יתרון

טכנולוגיה בוגרת ועקביות גבוהה

לפני הכניסה לתחום רכבי האנרגיה החדשים, נעשה שימוש נרחב בסוללות 18650 במוצרים אלקטרוניים. הן סוללות הליתיום-יון המוקדמות, הבוגרות והיציבות ביותר. לאחר שנים של ניסיון, יצרנים יפניים צברו 18650 סוללות במוצרי צריכה. טכנולוגיה מתקדמת מיושמת היטב בתחום המצברים לרכב. פנסוניק היא אחת מחברות הטכנולוגיה והסוללות הגדולות בעולם. בהשוואה ליצרנים אחרים, יש לו הכי פחות פגמים במוצר ובקנה מידה גדול יותר, וגם קל לבחור סוללות עם עקביות טובה.

לעומת זאת, סוללות אחרות, כמו סוללות ליתיום-יון מוערמות, רחוקות מלהיות בשלות מספיק. לא ניתן אפילו לאחד מוצרים רבים בגודלם ובגודלם, ותהליכי הייצור שבידי יצרני המצברים אינם יכולים לעמוד בתנאים. באופן כללי, העקביות של הסוללה לא מגיעה לרמה של סוללת 18650. אם העקביות של הסוללה לא תעמוד בדרישות, ניהול מספר רב של מחרוזות סוללות ומארזי סוללות שנוצרו במקביל לא יאפשר לשחק טוב יותר את הביצועים של כל סוללה, וסוללות 18650 יכולות לפתור בעיה זו היטב.

ביצועי בטיחות גבוהים

סוללת הליתיום 18650 בעלת ביצועי בטיחות גבוהים, לא נפיצה, לא דליקה; לא רעיל, לא מזהם, ועבר אישור סימן מסחרי RoHS; ויש לו עמידות טובה בטמפרטורה גבוהה, ויעילות הפריקה היא 100% ב-65 מעלות.

סוללת 18650 ארוזה בדרך כלל במעטפת פלדה. במצבי קיצון כמו התנגשות ברכב, היא יכולה לצמצם את התרחשותן של תאונות בטיחות ככל האפשר, והבטיחות גבוהה יותר. בנוסף, הגודל של כל תא סוללה של ה-18650 קטן, וניתן לשלוט באנרגיה של כל תא בטווח קטן יותר. בהשוואה לשימוש בתאי סוללה בגודל גדול, גם אם יחידה של ערכת הסוללה נכשלת, ניתן להפחית את ההשפעה של הכשל.

צפיפות אנרגיה גבוהה

הקיבולת של סוללת ליתיום 18650 היא בדרך כלל בין 1200 mah ל-3600 mah, בעוד שקיבולת הסוללה הכללית היא רק כ-800 mah. אם משלבים אותה לתוך ערכת סוללות ליתיום 18650, ערכת סוללות ליתיום 18650 יכולה לעלות על 5000 mah. הקיבולת שלו היא פי 1.5 עד 2 מזו של סוללת ניקל-מימן באותו משקל, ויש לה קצב פריקה עצמית נמוך מאוד. צפיפות האנרגיה של תא הסוללה 18650 יכולה להגיע כעת לרמה של 250Wh/kg, מה שעונה על הדרישות של טווח השיוט הגבוה של טסלה.

עלות נמוכה וביצועים בעלות גבוהה

סוללת הליתיום 18650 היא בעלת חיי שירות ארוכים, וחיי המחזור יכולים להגיע ליותר מפי 500 בשימוש רגיל, שהם יותר מפי שניים מזה של סוללות רגילות. למוצר 18650 יש רמה גבוהה של בשלות טכנולוגית. התכנון המבני, טכנולוגיית הייצור וציוד הייצור, כמו גם טכנולוגיית המודול 18650 הנגזרת, כולם בשלים, כל אלה מפחיתים את עלויות התפעול והתחזוקה שלו.

לסוללת 18650, שנמצאת כיום בשימוש נרחב, יש היסטוריה של פיתוח במשך שנים רבות. למרות שהטכנולוגיה בוגרת יחסית לסוגים אחרים של סוללות, היא עדיין מתמודדת עם בעיות כמו ייצור חום גבוה, קיבוץ מורכב וחוסר יכולת להשיג טעינה מהירה. בהקשר זה, נוצרו 21700 סוללות טרינריות גליליות.

ב-4 בינואר 2017 הודיעה טסלה על תחילת ייצור המוני של סוללת ה-21700 החדשה שפותחה במשותף על ידי טסלה ופנסוניק, והדגישה כי מדובר בסוללה בעלת צפיפות האנרגיה הגבוהה ביותר והעלות הנמוכה ביותר מבין הסוללות הזמינות כיום לייצור המוני.

סוללת 21700:

הסוללה 21700 היא דגם סוללה גלילית, ספציפית: 21- מתייחס לסוללה הגלילית בקוטר חיצוני של 21 מ”מ; 700 – מתייחס לסוללה הגלילית בגובה של 70.0 מ”מ.

זהו דגם חדש שפותח כדי לעמוד בדרישות של כלי רכב חשמליים לנסיעה ארוכה יותר ולשיפור הניצול האפקטיבי של שטח המצבר ברכב. בהשוואה לסוללת ליתיום גלילית 18650 הנפוצה, הקיבולת של 21700 יכולה להיות גבוהה יותר מ-35% מזו של אותו חומר.

ל-21700 החדש יש ארבעה יתרונות משמעותיים:

(1) קיבולת תא הסוללה גדלה ב-35%. קחו כדוגמה את סוללת 21700 המיוצרת על ידי טסלה. לאחר המעבר מדגם 18650 לדגם 21700, קיבולת תאי הסוללה יכולה להגיע ל-3 עד 4.8 Ah, עלייה משמעותית של 35%.

(2) צפיפות האנרגיה של מערכת הסוללות גדלה בכ-20%. על פי הנתונים שנחשפו על ידי טסלה, צפיפות האנרגיה של מערכת הסוללות 18650 ששימשה בימים הראשונים הייתה כ-250Wh/kg. מאוחר יותר, צפיפות האנרגיה של מערכת הסוללות 21700 המיוצרת על ידה הייתה כ-300Wh/kg. צפיפות האנרגיה הנפחית של סוללת ה-21700 הייתה גבוהה יותר מה-18650 המקורית. כמעט 20%.

(3) עלות המערכת צפויה לרדת בכ-9%. מניתוח המידע על מחיר הסוללה שנחשף על ידי טסלה, מערכת סוללת הליתיום הכוחנית של סוללת 21700 מתומחרת ב-$170/Wh, ומחיר מערכת הסוללות 18650 הוא 185$/Wh. לאחר שימוש בסוללות 21700 בדגם 3, ניתן להוזיל את עלות מערכת הסוללות בלבד בכ-9%.

(4) משקל המערכת צפוי לרדת בכ-10%. הנפח הכולל של 21700 גדול מ-18650. ככל שקיבולת המונומר גדלה, צפיפות האנרגיה של המונומר גבוהה יותר, כך שניתן להפחית את מספר מונומרים הסוללה הנדרשים תחת אותה אנרגיה בכ-1/3, מה שיפחית את הקושי של ניהול המערכת והפחתת מספר הסוללות. מספר חלקי המבנה ממתכת ואביזרים חשמליים המשמשים בתיק מפחית עוד יותר את משקל הסוללה. לאחר ש-Samsung SDI עברה לסט חדש של 21700 סוללות, נמצא כי משקל המערכת ירד ב-10% בהשוואה לסוללה הנוכחית.