Неліктен Tesla 2170 болып өзгерді? Үштік литий батареясының артықшылықтары қандай

18650 аккумуляторы Tesla аңыз болды. Енді 3-ші модельдің жаппай өндірісімен 18650 батареясының тарихи миссиясы аяқталады. Барлық Tesla үлгілері 21700 литий батареясын алмастыра алады. Мұның астарында не жатыр?

1. Құрамы және классификациясы?

Литий батареясы электрохимиялық жүйеде литий батареясы және литий батареясы деп бөлуге болатын литий батареясы бар екенін білдіреді. Құрамында металл литийі жоқ және қайта зарядталатын коммерциялық сипатына байланысты литий батареясын сыртқы түрі бойынша цилиндрлік және шаршыға бөлуге болады және ол негізінен төрт бөліктен тұрады: оң электрод материалы, теріс электрод материалы, электролит және диафрагма материалы (осы мақала түпнұсқа болып табылады, оның қайта шығарылғанын көрсетіңіз).

Литий батареяларында қолданылатын әртүрлі анодтық материалдар мен анодтық материалдарды батареялардың әртүрлі түрлеріне бөлуге болады. Мысалы, жиі қолданылатын анодтық материалдарға литий кобалаты, литий манганаты, никель, литий темір фосфаты және үштік материалдар жатады. Жиі қолданылатын анодтық материалдарға графит көміртекті материалдар, қалайы негізіндегі материалдар, кремний материалдары және титан негізіндегі материалдар жатады. Олардың ішінде литий кобалаты литий батареяларына арналған анодтық материалдардың көпшілігі болып табылады.

2. Литий батареясының техникалық бағыты қандай?

Оны үш кобальтты марганец деп те атайды, яғни никель, кобальт және марганецтің үш материалы оң материал, графит аккумулятордың оң материалы, ал оның никель тұзы, кобальт тұзы және марганец тұзы шикізат болып табылады. Никель, кобальт және марганец үлесін нақты жағдайға сәйкес реттеуге болады. Жапония және Корея сияқты негізгі техникалық бағыттары бар аккумуляторлық компаниялар, литий темір фосфатты батарея теріс материал ретінде литий темір фосфатына, ал теріс материал ретінде графитке негізделген, бұл BYD негізгі техникалық бағыты; Литий титанатты батареяларды екі түрге бөлуге болады. Біреуі катод материалы ретінде литий титанат, ал литий манганаты мен литий темір фосфаты үштік материалдар және литий батареяларының катодтық материалы болып табылады. Бұл «Чжухай Күмістің» қазіргі таңдағы басты бағыты. Екіншісі - катод ретінде литий титанат және литий металы немесе литий қорытпасы катодты литий батареясы (бұл түпнұсқа өнім, мысық көлігінің стартері, тасымалдауды көрсетіңіз).

3. Үштік литий батареясының артықшылықтары қандай?

Үштік литий батареясының ең үлкен артықшылығы оның энергияны сақтаудың жоғары тығыздығында, әдетте 200 Вт/сағ-тан жоғары және 90-120 Вт/кг литий темір фосфатымен байланысты, бұл жолаушылар көлігі нарығының жүгіріске сұранысына көбірек сәйкес келеді. . Үштік литий батареясының материалдарының ыдырау температурасы шамамен 200 ℃ құрайды, ол оттегі молекулаларын шығарады. Жоғары температура және жылдам жану, электролиттік аккумуляторлар және өздігінен жану және жарылыс қаупі бар жағдайда, батареяларды басқару талаптары өте жоғары. (OVP) шамадан тыс зарядтан қорғаудан, разрядтан қорғаудан (UVP), артық температурадан қорғаудан (OTP) және артық токтан қорғаудан (OCP) тұруы керек. Сондықтан үштік литий батареяларын Қытай нарығында 76%-ға дейін таза электрлі көліктер пайдаланады. Дегенмен, электробустардың саны небәрі 27,6 пайызды құраса, литий темір фосфаты 64,9 пайызды құрап отыр.

4. Неліктен Tesla 2170-ге ауысты?

Tesla пайдаланатын 18650 және 2170 батарея нөмірлері үштік сополимерлі литий батареялары болып табылады. 18650 - диаметрі 18 мм және ұзындығы 65 мм цилиндрлік аккумулятор, ал 2170 - диаметрі 21 мм және ұзындығы 70 мм цилиндрлік батарея. Технологиялық бақылау және шикізат арқылы энергия тығыздығын жақсарту және батарея құнын төмендету мүмкін болмағандықтан, көлемі үлкен 2170 батареясы сөзсіз таңдау болады. Модель мен ModelX Model3 бірінші пайдаланылғаннан кейін ауыстырылады деп күтілуде.

Маск 2170 жылы аккумулятор әлемдегі ең жоғары энергия тығыздығы және ең арзан батарея болып табылады деп мәлімдейді, энергия тығыздығы 300 Вт/кг дейін, бұл 18650 жылы 233 Вт/кг болатын. Энергия тығыздығы 20-ға жуық артты. %, бірақ оның аккумуляторлық жүйесінің құны 155 доллар/Вт/сағ құрайды, бұл 171/18650 Вт/сағ, бұл шектеулі қысқарту. Масктың бір ватт сағатына 100 доллар мақсатына жетуіне әлі көп жол бар болса да, бұл әлі де алға қадам. Келесі қадам шығындарды азайту үшін жаңа аккумуляторлық материалдарды инновациялау болуы керек. Үштік литий батареясы - литий никель кобальт марганец оксидінен (Li (NiCoMn) O2) терполимерден тұратын литий батареясының бір түрі. Үштік композициялық катодты материалдың прекурсорлық өнімі шикізат ретінде никель тұзын, кобальт тұзын және марганец тұзын алады, ал никель, кобальт және марганецтің үлесі нақты жағдайға сәйкес реттелуі мүмкін.

Қауіпсіздік - басты басымдық

Үштік литий батареясының сипаттамалары жоғары энергия тығыздығы және жоғары кернеу болып табылады, сондықтан бірдей салмағы бар аккумулятор жинағы үлкен сыйымдылыққа ие және автомобиль алыс және жылдам жүре алады. Дегенмен, оның әлсіздігі оның нашар тұрақтылығында жатыр. Ішкі қысқа тұйықталу болса немесе оң зат суға тап болса, ашық жалын пайда болады. Сондықтан қорғаныс үшін әдетте болат қабықтың қабаты қолданылады. Tesla аккумулятор жинағы шамамен 7000 18650 батареядан тұрады. Tesla аккумулятор жинағын жан-жақты қорғауды қамтамасыз еткенімен, төтенше соқтығыс кезінде өрт қаупі әлі де бар.

Өйткені бұл екі материал белгілі бір температураға жеткенде ыдырайды. Үштік литий шамамен 200 ℃ төмен, ал литий темір фосфаты шамамен 800 ℃ төмен. Үштік литий материалының химиялық реакциясы неғұрлым қарқынды, ол оттегі молекулаларын шығарады, ал электролит жоғары температурада тез жанып, тізбекті реакцияға әкеледі. Қысқаша айтқанда, литий үштік литий темір фосфатына қарағанда оңай тұтанады. Айта кету керек, біз дайын батареялар емес, материалдар туралы айтып отырмыз.

Литий темір фосфат батареясы әлдеқайда тұрақты. Панель бұзылса да, қысқа тұйықталу жарылмайды және жанбайды және батарея 350 ℃ жоғары температурада жанбайды (үш литий батареясын 180-250 ℃ температурада тасымалдау мүмкін емес). Сондықтан қауіпсіздік көрсеткіштері бойынша литий темір фосфатты батарея жақсырақ.

Үштік литий материалдарының осындай ықтимал қауіпсіздік қауіптері болғандықтан, өндірушілер де жазатайым оқиғалардың алдын алуға тырысады. Үштік литий материалдарының пиролиз сипаттамаларына сәйкес өндірушілер шамадан тыс зарядтан қорғауға (OVP), шамадан тыс разрядтан қорғауға (UVP), артық температурадан қорғауға (OTP) және артық ток қорғанысына (OCP) үлкен мән береді. Tesla қауіпсіздікке сенімді, өйткені оның белсендірек литий батареяларын жақсырақ басқара алатын батареяны басқару жүйесі бар. Әрине, бұл салада аккумулятор шығаратын компаниялардың, автомобиль компанияларының және аккумуляторларды басқарудың кәсіби компанияларының дамуын жалғастырған сайын, көбірек компаниялар аккумуляторды басқарудың тамаша деңгейіне қол жеткізе алады, бұл қауіпсіздікті айтарлықтай жақсартады.