คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับแนวคิดแบตเตอรี่ 18650 และ 21700 และข้อดีของแบตเตอรี่

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของรถยนต์พลังงานใหม่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่ลิเธียมก็ได้รับความนิยมเช่นกัน แบตเตอรี่ไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญของยานยนต์พลังงานใหม่มาโดยตลอด ใครก็ตามที่เชี่ยวชาญด้านพลังงานแบตเตอรี่จะเชี่ยวชาญยานพาหนะพลังงานใหม่ ในบรรดาแบตเตอรี่พลังงาน สิ่งที่สะดุดตาที่สุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างไม่ต้องสงสัย

ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนนั้นสูงมาก และความจุของแบตเตอรี่นั้นอยู่ที่ 1.5 ถึง 2 เท่าของแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนที่มีน้ำหนักเท่ากัน และมีอัตราการคายประจุในตัวเองต่ำมาก นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแทบไม่มี “เอฟเฟกต์หน่วยความจำ” และไม่มีสารพิษ ข้อได้เปรียบเหล่านี้ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านยานยนต์พลังงานใหม่

ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทรงกระบอกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือแบตเตอรี่ 18650 และแบตเตอรี่ 21700

แบตเตอรี่ 18650:

แบตเตอรี่ 18650 เดิมเรียกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากปัจจุบันมีการใช้แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์น้อยลง จึงหมายถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 18650 เป็นผู้ริเริ่มแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งเป็นรุ่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมาตรฐานที่กำหนดโดย SONY ในประเทศญี่ปุ่นเพื่อประหยัดค่าใช้จ่าย โดยที่ 18 หมายถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. 65 หมายถึงความยาว 65 มม. และ 0 หมายถึงแบตเตอรี่ทรงกระบอก แบตเตอรี่ 18650 ทั่วไปประกอบด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบไตรภาคและแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ 18650 เทสลาต้องถูกกล่าวถึง เมื่อเทสลากำลังพัฒนาแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า เทสลาได้ทดสอบแบตเตอรี่หลายประเภท แต่สุดท้ายก็เน้นที่แบตเตอรี่ 18650 และใช้แบตเตอรี่ 18650 เป็นแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ เส้นทางเทคนิค อาจกล่าวได้ว่าเหตุผลที่เทสลาสามารถมีสมรรถนะที่ไม่ด้อยกว่ารถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแบบเดิม นอกจากเทคโนโลยีมอเตอร์ไฟฟ้าแล้ว ยังได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีแบตเตอรี่ขั้นสูงของเทสลาอีกด้วย เหตุใดเทสลาจึงเลือกแบตเตอรี่ 18650 เป็นแหล่งพลังงาน

ความได้เปรียบ

เทคโนโลยีขั้นสูงและความสม่ำเสมอสูง

ก่อนเข้าสู่วงการยานยนต์พลังงานใหม่ แบตเตอรี่ 18650 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เก่าที่สุด มีอายุมากที่สุด และเสถียรที่สุด หลังจากหลายปีของประสบการณ์ ผู้ผลิตญี่ปุ่นได้สะสมแบตเตอรี่ 18650 ในสินค้าอุปโภคบริโภค เทคโนโลยีขั้นสูงถูกนำมาใช้อย่างดีในด้านแบตเตอรี่รถยนต์ Panasonic เป็นหนึ่งในบริษัทเทคโนโลยีแบตเตอรี่และขนาดที่ใหญ่ที่สุดในโลก เมื่อเทียบกับผู้ผลิตรายอื่น ผลิตภัณฑ์มีข้อบกพร่องน้อยที่สุดและมีขนาดที่ใหญ่กว่า และยังง่ายต่อการเลือกแบตเตอรี่ที่มีความสม่ำเสมอที่ดี

ในทางตรงกันข้าม แบตเตอรี่อื่นๆ เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเรียงซ้อน ยังห่างไกลจากการเติบโตที่เพียงพอ ผลิตภัณฑ์จำนวนมากไม่สามารถรวมเป็นหนึ่งเดียวในขนาดและขนาด และกระบวนการผลิตที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่ครอบครองไม่เป็นไปตามเงื่อนไข โดยทั่วไป ความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ไม่ถึงระดับของแบตเตอรี่ 18650 หากความสม่ำเสมอของแบตเตอรี่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด การจัดการชุดสายแบตเตอรี่และชุดแบตเตอรี่จำนวนมากแบบขนานกันจะทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่แต่ละก้อนทำงานได้ดีขึ้น และแบตเตอรี่ 18650 สามารถแก้ปัญหานี้ได้ดี

ประสิทธิภาพความปลอดภัยสูง

แบตเตอรี่ลิเธียม 18650 มีประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยสูง ไม่ระเบิด ไม่ติดไฟ; ปลอดสารพิษไม่ก่อให้เกิดมลพิษและผ่านการรับรองเครื่องหมายการค้า RoHS และมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดี และประสิทธิภาพการคายประจุคือ 100% ที่ 65 องศา

โดยทั่วไปแล้วแบตเตอรี่ 18650 จะถูกบรรจุในเปลือกเหล็ก ในสถานการณ์ที่รุนแรง เช่น รถชน สามารถลดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยได้มากที่สุด และความปลอดภัยก็สูงขึ้น นอกจากนี้ ขนาดของเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์ของ 18650 ยังเล็ก และสามารถควบคุมพลังงานของแต่ละเซลล์ในช่วงที่เล็กกว่าได้ เมื่อเทียบกับการใช้เซลล์แบตเตอรี่ขนาดใหญ่แม้ว่าหน่วยของแบตเตอรี่จะล้มเหลวก็จะลดลง ผลกระทบของความล้มเหลว

ความหนาแน่นของพลังงานสูง

ความจุของแบตเตอรี่ลิเธียม 18650 โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 1200mah ถึง 3600mah ในขณะที่ความจุของแบตเตอรี่ทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 800mah เท่านั้น หากรวมกันเป็นชุดแบตเตอรี่ลิเธียม 18650 ก้อนแบตเตอรี่ลิเธียม 18650 สามารถเกิน 5000 มิลลิแอมป์ชั่วโมง ความจุของมันคือ 1.5 ถึง 2 เท่าของแบตเตอรี่นิกเกิลไฮโดรเจนที่มีน้ำหนักเท่ากัน และมีอัตราการคายประจุเองที่ต่ำมาก ความหนาแน่นของพลังงานของเซลล์แบตเตอรี่ 18650 ในปัจจุบันสามารถเข้าถึงระดับ 250Wh/kg ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของช่วงการล่องเรือที่สูงของเทสลา

ต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูง

แบตเตอรี่ลิเธียม 18650 มีอายุการใช้งานยาวนาน และวงจรชีวิตสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 500 ครั้งในการใช้งานปกติ ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปถึงสองเท่า ผลิตภัณฑ์ 18650 มีวุฒิภาวะทางเทคโนโลยีระดับสูง การออกแบบโครงสร้าง เทคโนโลยีการผลิต และอุปกรณ์การผลิต รวมไปถึงเทคโนโลยีโมดูล 18650 ที่ได้รับมานั้นล้วนแล้วแต่ได้รับการพัฒนา ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

แบตเตอรี่ 18650 ซึ่งปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลายมีประวัติการพัฒนามาหลายปี แม้ว่าเทคโนโลยีจะค่อนข้างสมบูรณ์เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ประเภทอื่น แต่ก็ยังประสบปัญหา เช่น การผลิตความร้อนสูง การจัดกลุ่มที่ซับซ้อน และการไม่สามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็ว ในบริบทนี้ แบตเตอรี่ไตรภาคทรงกระบอก 21700 ได้ถือกำเนิดขึ้น

เมื่อวันที่ 4 มกราคม 2017 เทสลาประกาศเริ่มการผลิตจำนวนมากของแบตเตอรี่ 21700 ใหม่ที่พัฒนาโดยเทสลาและพานาโซนิคร่วมกัน และเน้นว่านี่คือแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดและต้นทุนต่ำที่สุดในบรรดาแบตเตอรี่ที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับการผลิตจำนวนมาก

แบตเตอรี่ 21700:

แบตเตอรี่ 21700 เป็นรุ่นแบตเตอรี่ทรงกระบอก โดยเฉพาะ 21 หมายถึงแบตเตอรี่ทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 21 มม. 700 หมายถึง แบตเตอรี่ทรงกระบอกที่มีความสูง 70.0 มม.

นี่เป็นรุ่นใหม่ที่พัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อระยะทางในการขับขี่ที่ยาวนานขึ้น และเพื่อปรับปรุงการใช้พื้นที่แบตเตอรี่รถยนต์อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมทรงกระบอกทั่วไป 18650 ความจุ 21700 อาจสูงกว่าวัสดุชนิดเดียวกันมากกว่า 35%

21700 ใหม่มีข้อดีที่สำคัญสี่ประการ:

(1) ความจุเซลล์แบตเตอรี่เพิ่มขึ้น 35% ยกตัวอย่างแบตเตอรี่ 21700 ที่ผลิตโดยเทสลา หลังจากเปลี่ยนจากรุ่น 18650 เป็นรุ่น 21700 ความจุของเซลล์แบตเตอรี่จะอยู่ที่ 3 เป็น 4.8 Ah ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างมากถึง 35%

(2) ความหนาแน่นพลังงานของระบบแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นประมาณ 20% ตามข้อมูลที่เปิดเผยโดยเทสลา ความหนาแน่นของพลังงานของระบบแบตเตอรี่ 18650 ที่ใช้ในสมัยแรกๆ อยู่ที่ประมาณ 250Wh/kg ต่อมาความหนาแน่นพลังงานของระบบแบตเตอรี่ 21700 ที่ผลิตได้นั้นอยู่ที่ประมาณ 300Wh/kg ความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตรของแบตเตอรี่ 21700 นั้นสูงกว่าแบตเตอรี่รุ่นดั้งเดิมของ 18650 เกือบ 20%

(3) ค่าใช้จ่ายของระบบคาดว่าจะลดลงประมาณ 9% จากการวิเคราะห์ข้อมูลราคาแบตเตอรี่ที่เปิดเผยโดยเทสลา ระบบแบตเตอรีลิเธียมกำลังไฟฟ้าของแบตเตอรี่ 21700 มีราคาอยู่ที่ 170 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง และราคาระบบแบตเตอรี่ 18650 อยู่ที่ 185 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง หลังจากใช้แบตเตอรี่ 21700 กับรุ่น 3 ค่าใช้จ่ายของระบบแบตเตอรี่เพียงอย่างเดียวจะลดลงประมาณ 9%

(4) น้ำหนักของระบบคาดว่าจะลดลงประมาณ 10% ปริมาตรโดยรวมของ 21700 มากกว่า 18650 เมื่อความจุของโมโนเมอร์เพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานของโมโนเมอร์จะสูงขึ้น ดังนั้นจำนวนโมโนเมอร์ของแบตเตอรี่ที่ต้องการภายใต้พลังงานเดียวกันจะลดลงประมาณ 1/3 ซึ่งจะช่วยลดความยาก ของการจัดการระบบและลดจำนวนแบตเตอรี่ จำนวนชิ้นส่วนโครงสร้างโลหะและอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในกระเป๋าช่วยลดน้ำหนักของแบตเตอรี่ลงได้อีก หลังจากที่ Samsung SDI เปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่ชุดใหม่ 21700 พบว่าน้ำหนักของระบบลดลง 10% เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ปัจจุบัน