מדוע טסלה מתעקשת להשתמש בקובלט ליתיום?

הסוללה של טסלה היא אחד ממרכיבי הליבה של כלי רכב חשמליים. זה זכה ללעג והושמץ בימים הראשונים. גם לאחר מכירת חלקי הנפץ, מומחים רבים בתעשייה כינו זאת טכנולוגיית סוללה מיושנת עם מטרות לא ברורות. הסיבה לכך היא שטסלה היא החברה היחידה שמשתמשת בסוללות 18650 ליתיום-קובלט-יון, המשמשות באופן מסורתי במחשבים ניידים ואינן אלגנטיות כמו מכוניות חשמליות ומהוות סיכונים בטיחותיים. האם זה נכון?

על פי הדו”ח, ההשפעה של סוללות על כלי רכב חשמליים ברורה במונחים של כוח תפוקה. ברזל פוספט הוא כיום הבחירה הראשונה בשוק, כמו שברולט וולט, ניסאן ליף, BYD E6 ו-FiskerKarma, בגלל האמינות, הבטיחות וזמני הטעינה שלהם.

טסלה היא המכונית הראשונה שמשתמשת בסוללות ליתיום קובלט יון

מכוניות הספורט והדגמים של טסלה מופעלים על ידי סוללות 18650 ליתיום קובלט אוקסיד. בהשוואה לסוללות ליתיום ברזל פוספט, לסוללה זו תהליך מסובך יותר, הספק גבוה, צפיפות אנרגיה גבוהה ועקביות גבוהה, אך יש לה מקדם בטיחות נמוך, מאפיינים תרמו-אלקטריים גרועים ועלות גבוהה יחסית.

לפי מקורבים בתעשייה, המתח תמיד נמוך מ-2.7V או גבוה מ-3.3V, ויופיעו תסמינים של התחממות יתר. אם מארז הסוללות גדול ושיפוע הטמפרטורה אינו נשלט היטב, קיימת סכנת שריפה. לא פלא שטסלה ספגה ביקורת על היותה לא אמינה בטכנולוגיית הסוללה, מכיוון שטכנולוגיית הסוללה מתמקדת בעיקר במתח, זרם ובקרה תרמית.

עם זאת, בפועל, סוללות ברזל פוספט מסוג ליתיום-יון נחשבות לבטוחות ואמינות יותר, אך הן לא תמיד זמינות. בתהליך ההכנה ניתן להפחית את תחמוצת הברזל לברזל אלמנטרי בטמפרטורות גבוהות. ברזל פשוט יגרום לקצר מיקרו בסוללה, שהוא התווית נגד. בנוסף, בפועל, עקומות הטעינה והפריקה של סוללות ליתיום ברזל פוספט שונות בתכלית, העקביות ירודה וצפיפות האנרגיה נמוכה, מה שמשפיע ישירות על חיי הסוללה הרגישים של כלי רכב חשמליים. על פי דוח מחקר שנערך לאחרונה על ידי Haitong International Securities, צפיפות האנרגיה של סוללות טסלה (170Wh/kg) היא בערך פי שניים מזו של סוללות ליתיום-יון ברזל פוספט של BYD.

גב’ וויטינגהאם מאוניברסיטת הנטינגטון בבריטניה פיתחה סוללות 18650 עבור מחשבים ניידים, פנסים ומכשירים דיגיטליים אחרים כבר בשנות ה-1970, אך טסלה הייתה החברה הראשונה שהשתמשה בקוטר של 18 מ”מ ובגובה של 65 מ”מ במכונית. חברת סוללות ליתיום גליליות.

מנהלת טכנולוגיית הסוללות של טסלה, קירט קאדי, אמרה בראיון קודם כי טסלה בדקה גם 300 סוגי סוללות שונים בשוק, כולל סוללות שטוחות וסוללות מרובעות, אך בחרה ב-18650 של פנסוניק. מצד אחד, ל-18650 יש צפיפות אנרגיה גבוהה יותר. יציב ועקבי יותר. מצד שני, ניתן להשתמש ב-18650 כדי להוזיל את עלות מערכות הסוללה. בנוסף, למרות שהסטנדרט של כל סוללה קטן מאוד, ניתן לשלוט באנרגיה של כל סוללה בטווח קטן. גם אם יש פגם בחבילת הסוללות, ניתן להפחית את השפעת הפגם בהשוואה לשימוש בסוללה רגילה גדולה. בנוסף, סין מייצרת 18,650 סוללות מדי שנה, ורמת הבטיחות משתפרת.

סוללת ליתיום NCR18650 היא סוללה בעלת קיבולת גבוהה עם מתח נומינלי של 3.6V, קיבולת מינימלית נומינלית של 2750 mA וגודל רכיב של 45.5g. בנוסף, צפיפות האנרגיה של ה-18650 בשימוש בדור השני של MODEL S של טסלה גבוהה ב-30% מזו של מכונית הספורט הקודמת.

קצין הטכנולוגיה הראשי של טסלה JBStraubel אמר שמאז שהושקה מכונית הספורט Model S, עלויות הסוללה ירדו בכ-44% וימשיכו לרדת. ב-2010 תרמה פנסוניק 30 מיליון דולר לטסלה כבעלת מניות. ב-2011 הגיעו שני הצדדים להסכם אסטרטגי לספק סוללות לכל רכבי טסלה בחמש השנים הקרובות. טסלה מעריכה כיום ש- Panasonic 18650 יותקן ב-80,000 דגמים.

6831 סוללות ליתיום הוגדרו מחדש באורח פלא

כיצד טסלה פותרת את סיכון הבטיחות של 18650? הנשק הסודי שלו טמון במערכת עיבוד הסוללות שלו, המספקת פתרון לחיבור סוללות Panasonic 68312 ארוזות 18650 אמפר בסדרה ובמקביל.

מכונית חשמלית דורשת 18,650 סוללות. מערכת הסוללות של טסלה רודסטר מכילה 6,831 תאי סוללה קטנים, ולדגם s יש לא פחות מ-8,000 תאי סוללה. כיצד למקם ולהרכיב את המספר הגדול הזה של סוללות קטנות חשוב במיוחד.