Szczegółowe wyjaśnienie koncepcji baterii 18650 i baterii 21700 oraz ich zalet

Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów energetycznych w ostatnich latach popularne stały się również baterie litowe. Baterie zasilające zawsze były ważnym obszarem nowych pojazdów energetycznych. Kto opanuje zasilanie z akumulatorów, opanuje nowe pojazdy energetyczne. Wśród akumulatorów zasilających najbardziej rzuca się w oczy bez wątpienia akumulator litowo-jonowy.

Gęstość energii akumulatorów litowo-jonowych jest bardzo wysoka, a ich pojemność jest od 1.5 do 2 razy większa niż w przypadku akumulatorów niklowo-wodorowych o tej samej wadze i charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem samorozładowania. Ponadto baterie litowo-jonowe prawie nie mają „efektu pamięci” i nie zawierają substancji toksycznych. Te zalety akumulatorów litowo-jonowych sprawiają, że są one szeroko stosowane w dziedzinie nowych pojazdów energetycznych.

Obecnie szerzej stosowane cylindryczne akumulatory litowo-jonowe to akumulatory 18650 i akumulatory 21700.

Akumulator 18650:

Akumulatory 18650 pierwotnie odnosiły się do akumulatorów niklowo-wodorkowych i akumulatorów litowo-jonowych. Ponieważ akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe są obecnie mniej używane, odnoszą się teraz do akumulatorów litowo-jonowych. 18650 jest twórcą akumulatorów litowo-jonowych – standardowego modelu akumulatora litowo-jonowego ustawionego przez SONY w Japonii w celu oszczędności kosztów, gdzie 18 oznacza średnicę 18mm, 65 oznacza długość 65mm, a 0 oznacza baterię cylindryczną. Typowe akumulatory 18650 obejmują trójskładnikowe akumulatory litowo-jonowe i akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe.

Mówiąc o bateriach 18650, należy wspomnieć o Tesli. Kiedy Tesla opracowuje akumulatory do samochodów elektrycznych, przetestowała wiele rodzajów akumulatorów, ale ostatecznie skupiła się na akumulatorach 18650 i wykorzystała akumulatory 18650 jako nowe akumulatory do samochodów elektrycznych. Trasa techniczna. Można powiedzieć, że powodem, dla którego Tesla jest w stanie zapewnić osiągi nie gorsze od tradycyjnych pojazdów napędzanych paliwem, oprócz technologii silników elektrycznych, jest również zaawansowana technologia akumulatorów Tesli. Dlaczego więc Tesla wybrała baterię 18650 jako źródło zasilania?

korzyść

Dojrzała technologia i wysoka konsystencja

Przed wejściem na rynek nowych pojazdów energetycznych 18650 akumulatorów było szeroko stosowanych w produktach elektronicznych. Są to najwcześniejsze, najbardziej dojrzałe i najbardziej stabilne akumulatory litowo-jonowe. Po latach doświadczeń japońscy producenci zgromadzili 18650 baterii w produktach konsumenckich. Zaawansowana technologia jest niezwykle dobrze stosowana w dziedzinie akumulatorów samochodowych. Panasonic jest jedną z największych na świecie firm zajmujących się technologią i skalowaniem akumulatorów. W porównaniu z innymi producentami ma najmniej wad produktu i większą skalę, a także łatwo jest wybrać baterie o dobrej konsystencji.

Z kolei inne akumulatory, takie jak ułożone w stos akumulatory litowo-jonowe, nie są wystarczająco dojrzałe. Wiele produktów nie może być nawet ujednoliconych pod względem wielkości i wielkości, a procesy produkcyjne stosowane przez producentów akumulatorów nie mogą spełnić tych warunków. Ogólnie konsystencja baterii nie osiąga poziomu baterii 18650. Jeśli konsystencja baterii nie spełnia wymagań, zarządzanie dużą liczbą łańcuchów baterii i utworzonych równolegle zestawów baterii nie pozwoli na lepszą wydajność każdej baterii, a baterie 18650 mogą dobrze rozwiązać ten problem.

Wysokie bezpieczeństwo

Bateria litowa 18650 ma wysoki poziom bezpieczeństwa, niewybuchowy, niepalny; nietoksyczny, nie zanieczyszczający środowiska i przeszedł certyfikację znaku towarowego RoHS; i ma dobrą odporność na wysokie temperatury, a wydajność rozładowania wynosi 100% przy 65 stopniach.

Bateria 18650 jest zwykle pakowana w stalową powłokę. W sytuacjach ekstremalnych, takich jak kolizja samochodu, może maksymalnie ograniczyć występowanie wypadków bezpieczeństwa, a bezpieczeństwo jest wyższe. Ponadto rozmiar każdego ogniwa akumulatora 18650 jest niewielki, a energia każdego ogniwa może być kontrolowana w mniejszym zakresie. W porównaniu z zastosowaniem ogniw akumulatorowych o dużych rozmiarach, nawet w przypadku awarii jednej jednostki akumulatora, można zmniejszyć wpływ awarii.

Wysoka gęstość energii

Pojemność baterii litowej 18650 wynosi zwykle od 1200 mAh do 3600 mAh, podczas gdy ogólna pojemność baterii wynosi tylko około 800 mAh. W połączeniu z akumulatorem litowym 18650 akumulator litowy 18650 może przekroczyć 5000 mah. Jego pojemność jest 1.5 do 2 razy większa niż akumulatora niklowo-wodorowego o tej samej wadze i ma bardzo niski współczynnik samorozładowania. Gęstość energii ogniwa akumulatora 18650 może obecnie osiągnąć poziom 250Wh/kg, co spełnia wymagania wysokiego zasięgu Tesli.

Niski koszt i wysoka wydajność kosztowa

Bateria litowa 18650 ma długą żywotność, a cykl życia może osiągnąć ponad 500 razy podczas normalnego użytkowania, czyli ponad dwukrotnie więcej niż w przypadku zwykłych baterii. Produkt 18650 charakteryzuje się wysokim stopniem dojrzałości technologicznej. Projekt konstrukcyjny, technologia produkcji i sprzęt produkcyjny, a także pochodna technologia modułowa 18650 są dojrzałe, co zmniejsza koszty eksploatacji i konserwacji.

Bateria 18650, która jest obecnie szeroko stosowana, ma wieloletnią historię rozwoju. Chociaż technologia jest stosunkowo dojrzała w porównaniu z innymi typami akumulatorów, nadal boryka się z problemami, takimi jak wysoka produkcja ciepła, złożone grupowanie i niemożność osiągnięcia szybkiego ładowania. W tym kontekście powstało 21700 cylindrycznych baterii trójskładnikowych.

4 stycznia 2017 r. Tesla ogłosiła rozpoczęcie masowej produkcji nowej baterii 21700 opracowanej wspólnie przez Teslę i Panasonic i podkreśliła, że ​​jest to bateria o największej gęstości energetycznej i najniższym koszcie spośród dostępnych obecnie do masowej produkcji baterii.

Akumulator 21700:

Bateria 21700 to model baterii cylindrycznej, w szczególności: 21 – odnosi się do baterii cylindrycznej o średnicy zewnętrznej 21 mm; 700 – dotyczy baterii cylindrycznej o wysokości 70.0mm.

Jest to nowy model opracowany w celu spełnienia wymagań pojazdów elektrycznych w zakresie dłuższego przebiegu i poprawy efektywnego wykorzystania przestrzeni akumulatorów pojazdu. W porównaniu ze zwykłą cylindryczną baterią litową 18650 pojemność 21700 może być o ponad 35% wyższa niż w przypadku tego samego materiału.

Nowy 21700 ma cztery istotne zalety:

(1) Pojemność ogniwa akumulatora została zwiększona o 35%. Weźmy na przykład baterię 21700 wyprodukowaną przez Teslę. Po przejściu z modelu 18650 na model 21700 pojemność ogniw akumulatora może osiągnąć od 3 do 4.8 Ah, co oznacza znaczny wzrost o 35%.

(2) Gęstość energii systemu baterii wzrasta o około 20%. Według danych ujawnionych przez Teslę gęstość energii systemu akumulatorów 18650 używanego na początku wynosiła około 250 Wh/kg. Później gęstość energii wyprodukowanego przez niego systemu akumulatorów 21700 wynosiła około 300 Wh/kg. Objętościowa gęstość energii baterii 21700 była wyższa niż oryginalnego 18650. Prawie 20%.

(3) Oczekuje się, że koszt systemu spadnie o około 9%. Z analizy informacji o cenie baterii ujawnionych przez Teslę wynika, że ​​system akumulatorów litowych zasilania 21700 wyceniony jest na 170 USD/Wh, a cena systemu akumulatorów 18650 wynosi 185 USD/Wh. Po użyciu 21700 akumulatorów w Modelu 3, koszt samego systemu akumulatorów można zmniejszyć o około 9%.

(4) Oczekuje się, że waga systemu spadnie o około 10%. Całkowita objętość 21700 jest większa niż 18650. Wraz ze wzrostem pojemności monomeru gęstość energetyczna monomeru jest wyższa, więc liczbę monomerów baterii wymaganych przy tej samej energii można zmniejszyć o około 1/3, co zmniejszy trudność zarządzania systemem i zmniejszyć liczbę baterii. Ilość metalowych elementów konstrukcyjnych i akcesoriów elektrycznych zastosowanych w torbie dodatkowo zmniejsza wagę baterii. Po tym, jak Samsung SDI przeszedł na nowy zestaw 21700 baterii, okazało się, że waga systemu została zmniejszona o 10% w porównaniu z obecną baterią.