Niyə Tesla 2170-ə dəyişdirildi? Üçlü litium batareyanın üstünlükləri nələrdir

18650 batareya Teslanın əfsanəsi idi. İndi Model 3-ün kütləvi istehsalı ilə 18650 batareyanın tarixi missiyası sona çatır. Bütün Tesla modelləri 21700 litium batareyasını əvəz edə bilər. Bunun arxasındakı səbəb nədir?

1. Tərkibi və təsnifatı?

Litium batareya o deməkdir ki, elektrokimyəvi sistemdə təxminən litium batareya və litium batareyaya bölünə bilən litium batareya var. Tərkibində metal litium olmayan və təkrar doldurula bilən kommersiya xarakterinə görə, litium batareya silindrik və kvadrat görünüşə bölünə bilər və əsasən dörd hissədən ibarətdir: müsbət elektrod materialı, mənfi elektrod materialı, elektrolit və diafraqma materialı (bu məqalə orijinaldır, zəhmət olmasa onun təkrar istehsal olunub-olunmadığını qeyd edin).

Litium batareyalarında istifadə olunan müxtəlif anod materialları və anod materialları müxtəlif növ batareyalara bölünə bilər. Məsələn, ümumi istifadə edilən anod materiallarına litium kobalat, litium manqanat, nikel, litium dəmir fosfat və üçlü materiallar daxildir. Ən çox istifadə edilən anod materiallarına qrafit karbon materialları, qalay əsaslı materiallar, silikon materiallar və titan əsaslı materiallar daxildir. Onların arasında litium kobalat litium batareyaları üçün anod materiallarının əksəriyyətidir.

2. Litium batareyasının texniki istiqaməti nədir?

Buna trikobalt manqan da deyilir, yəni nikel, kobalt və manqandan ibarət üç material müsbət materiallar, qrafit batareyanın müsbət materialı, nikel duzu, kobalt duzu və manqan duzu isə xammaldır. Nikel, kobalt və manqanın nisbəti faktiki vəziyyətə uyğun olaraq tənzimlənə bilər. Yaponiya və Koreya kimi əsas texniki istiqamətləri olan akkumulyator şirkətləri, litium dəmir fosfat batareyası mənfi material kimi litium dəmir fosfat, BYD-nin əsas texniki istiqaməti olan mənfi material kimi qrafit əsasında; Litium titanat batareyaları iki növə bölmək olar. Bunlardan biri katod materialı kimi litium titanat, litium manqanat və litium dəmir fosfat isə üçlü materiallar və litium batareyaların katod materialıdır. Bu, hazırda Zhuhai Silver-in əsas istiqamətidir. Digəri katod kimi litium titanat və litium metal və ya litium ərintisi katodlu litium batareyadır (bu orijinal məhsuldur, pişik avtomobili başlanğıcıdır, köçürməni qeyd edin).

3. Üçlü litium batareyanın üstünlükləri hansılardır?

Üçlü litium batareyanın ən böyük üstünlüyü onun yüksək enerji saxlama sıxlığındadır, adətən 200WH/kq-dan yuxarıdır və 90-120Wh/kq litium dəmir fosfatla bağlıdır ki, bu da minik avtomobilləri bazarının yürüş tələbinə daha uyğundur. . Üçlü litium batareya materiallarının parçalanma temperaturu təxminən 200 ℃-dir, bu da oksigen molekullarını buraxacaq. Yüksək temperatur və sürətli yanma, elektrolit batareyaları və spontan yanma və partlayış təhlükələri halında, batareyalar üçün idarəetmə tələbləri çox yüksəkdir. (OVP) həddindən artıq yüklənmədən qorunma, boşalma mühafizəsi (UVP), həddindən artıq temperaturdan qorunma (OTP) və həddindən artıq cərəyandan (OCP) ibarət olmalıdır. Buna görə də, üçlü litium batareyaları Çin bazarında 76%-ə qədər təmiz elektrik avtomobilləri tərəfindən istifadə olunur. Bununla belə, elektrik avtobuslarının sayı cəmi 27,6%, litium dəmir fosfat isə 64,9% təşkil edir.

4. Niyə Tesla 2170-ə keçdi?

Tesla tərəfindən istifadə edilən 18650 və 2170 batareya nömrələri üçlü kopolimer litium batareyalardır. 18650 diametri 18 mm və uzunluğu 65 mm olan silindrik batareyadır və 2170 diametri 21 mm və uzunluğu 70 mm olan silindrik batareyadır. Prosesə nəzarət və xammal vasitəsilə enerji sıxlığını yaxşılaşdırmaq və batareyanın qiymətini azaltmaq mümkün olmadığından, daha böyük həcmli 2170 batareyası qaçılmaz seçimə çevrilir. Modelin və ModelX-in Model3-ün ilk istifadəsindən sonra dəyişdirilməsi gözlənilir.

Musk iddia edir ki, 2170-ci ildəki akkumulyator dünyanın ən yüksək enerji sıxlığı və ən ucuz batareyasıdır, enerji sıxlığı 300 WH/kq-a qədərdir ki, bu da 18650-ci ildə 233 WH/kq-a bərabərdir. Enerji sıxlığı təxminən 20 artıb. %, lakin onun akkumulyator sisteminin qiyməti 155 dollar/WH təşkil edir ki, bu da 171/18650 WH ilə əlaqədardır ki, bu da məhdud azalmadır. Muskın hər vatt saat üçün 100 dollar hədəfinə çatması üçün hələ uzun bir yol olsa da, bu, hələ də irəliyə doğru bir addımdır. Növbəti addım xərcləri azaltmaq üçün yeni batareya materiallarını innovasiya etmək olmalıdır. Üçlü litium batareya litium nikel kobalt manqan oksidi (Li (NiCoMn) O2) terpolimerindən ibarət bir növ litium batareyadır. Üçlü kompozit katod materialının prekursor məhsulu xammal kimi nikel duzu, kobalt duzu və manqan duzunu götürür və nikel, kobalt və manqan nisbəti faktiki vəziyyətə uyğun olaraq tənzimlənə bilər.

Təhlükəsizlik əsas prioritetdir

Üçlü litium batareyanın xüsusiyyətləri yüksək enerji sıxlığı və yüksək gərginlikdir, buna görə də eyni çəkiyə malik batareya paketi daha böyük tutuma malikdir və avtomobil daha uzağa və daha sürətli gedə bilər. Bununla belə, onun zəifliyi zəif sabitliyindədir. Daxili qısaqapanma varsa və ya müsbət maddə su ilə qarşılaşırsa, açıq alov olacaq. Buna görə qorunmaq üçün ümumiyyətlə bir polad qabıq təbəqəsi istifadə olunur. Teslanın batareya paketi təxminən 7000 18650 batareyadan ibarətdir. Tesla batareya paketi üçün hərtərəfli qorunma təmin etsə də, həddindən artıq toqquşma qəzalarında hələ də yanğın təhlükəsi var.

Çünki bu iki material müəyyən bir temperatura çatdıqda parçalanacaq. Litium üçlü təxminən 200 ℃ aşağı, litium dəmir fosfat isə təxminən 800 ℃ aşağıdır. Üçlü litium materialının kimyəvi reaksiyası daha sıxdır, bu da oksigen molekullarını buraxacaq və elektrolit yüksək temperaturda sürətlə yanacaq və zəncirvari reaksiyaya səbəb olacaqdır. Bir sözlə, litium üçlü litium dəmir fosfatdan daha asan alovlanır. Qeyd etmək lazımdır ki, söhbət hazır batareyalardan deyil, materiallardan gedir.

Litium dəmir fosfat batareyası daha sabitdir. Panel xarab olsa belə, qısaqapanma partlamayacaq və yanmayacaq və batareya 350 ℃ yüksək temperaturda alov almayacaq (üç litium batareya 180-250 ℃ temperaturda aparıla bilməz). Buna görə də, təhlükəsizlik performansı baxımından litium dəmir fosfat batareyası daha yaxşıdır.

Üçlü litium materialları belə potensial təhlükəsizlik təhlükələrinə malik olduğundan, istehsalçılar da qəzaların qarşısını almağa çalışırlar. Üçlü litium materiallarının piroliz xüsusiyyətlərinə görə, istehsalçılar həddindən artıq yükdən qorunma (OVP), həddindən artıq boşalma qorunması (UVP), həddindən artıq temperaturdan qorunma (OTP) və həddindən artıq cərəyandan qorunma (OCP) üçün böyük əhəmiyyət verəcəklər. Tesla təhlükəsizliyə əmindir, çünki onun daha aktiv litium batareyalarını daha yaxşı idarə edə bilən batareya idarəetmə sisteminə malikdir. Təbii ki, getdikcə daha çox akkumulyator şirkəti, avtomobil şirkəti və peşəkar akkumulyator idarə edən şirkətlər bu sahədə inkişaf etməyə davam etdikcə, getdikcə daha çox şirkət də mükəmməl batareya idarəetməsinə nail ola bilər ki, bu da təhlükəsizliyi xeyli yaxşılaşdıracaq.