Mengapa Tesla ditukar kepada 2170? Apakah kelebihan bateri litium ternary

Bateri 18650 adalah legenda Tesla. Kini, dengan pengeluaran besar-besaran Model 3, misi sejarah bateri 18650 akan berakhir. Semua model Tesla boleh menggantikan bateri litium 21700. Apakah sebab di sebalik ini?

1. Komposisi dan klasifikasi?

Bateri litium bermakna sistem elektrokimia mengandungi bateri litium, yang boleh dibahagikan secara kasar kepada bateri litium dan bateri litium. Disebabkan sifat komersialnya yang tidak mengandungi litium logam dan boleh dicas semula, bateri litium boleh dibahagikan kepada bentuk silinder dan segi empat sama, dan ia terutamanya terdiri daripada empat bahagian: bahan elektrod positif, bahan elektrod negatif, bahan elektrolit dan diafragma (artikel ini adalah asli, sila nyatakan jika ia diterbitkan semula).

Bahan anod dan bahan anod yang berbeza yang digunakan dalam bateri litium boleh dibahagikan kepada jenis bateri yang berbeza. Sebagai contoh, bahan anod yang biasa digunakan termasuk litium kobalt, litium manganat, nikel, litium besi fosfat dan bahan terner. Bahan anod yang biasa digunakan termasuk bahan karbon grafit, bahan berasaskan timah, bahan silikon dan bahan berasaskan titanium. Antaranya, litium kobalt adalah majoriti bahan anod untuk bateri litium.

2. Apakah arah teknikal bateri litium?

Ia juga dipanggil mangan tri kobalt, yang bermaksud bahawa tiga bahan nikel, kobalt dan mangan adalah bahan positif, grafit adalah bahan positif bateri, dan garam nikel, garam kobalt dan garam mangan adalah bahan mentah. Perkadaran nikel, kobalt dan mangan boleh diselaraskan mengikut keadaan sebenar. Syarikat bateri dengan arahan teknikal utama, seperti Jepun dan Korea, bateri fosfat besi litium adalah berdasarkan fosfat ferus litium sebagai bahan negatif, dan grafit sebagai bahan negatif, yang merupakan arah teknikal utama BYD; Bateri litium titanat boleh dibahagikan kepada dua jenis. Satu ialah litium titanat sebagai bahan katod, manakala litium manganat dan fosfat besi litium adalah bahan terner dan bahan katod bagi bateri litium. Ini adalah hala tuju utama Zhuhai Silver pada masa ini. Yang lain ialah lithium titanate sebagai katod, dan litium logam atau litium aloi katod bateri litium (ini adalah produk asal, pemula kereta kucing, sila nyatakan pemindahan).

3. Apakah kelebihan bateri litium ternary?

Kelebihan terbesar bateri litium ternary terletak pada ketumpatan simpanan tenaga yang tinggi, biasanya melebihi 200WH/kg, dan berkaitan dengan 90-120Wh/kg litium besi fosfat, yang lebih sesuai untuk permintaan pasaran kereta penumpang untuk perbatuan. . Suhu penguraian bahan bateri litium ternary adalah kira-kira 200 ℃, yang akan membebaskan molekul oksigen. Dalam kes suhu tinggi dan pembakaran pantas, bateri elektrolit dan pembakaran spontan dan bahaya letupan, keperluan pengurusan untuk bateri adalah sangat tinggi. (OVP) hendaklah terdiri daripada perlindungan lebihan caj, perlindungan nyahcas (UVP), perlindungan lebih suhu (OTP) dan perlindungan lebihan arus (OCP). Oleh itu, bateri litium ternary digunakan oleh kenderaan elektrik tulen di pasaran China sehingga 76%. Bagaimanapun, bilangan bas elektrik hanya 27.6%, manakala litium besi fosfat ialah 64.9%.

4. Mengapa Tesla bertukar kepada 2170?

Nombor bateri 18650 dan 2170 yang digunakan oleh Tesla ialah bateri litium kopolimer terner. 18650 ialah bateri silinder dengan diameter 18mm dan panjang 65mm, dan 2170 ialah bateri silinder dengan diameter 21mm dan panjang 70mm. Memandangkan adalah mustahil untuk meningkatkan ketumpatan tenaga dan mengurangkan kos bateri melalui kawalan proses dan bahan mentah, bateri 2170 dengan volum yang lebih besar menjadi pilihan yang tidak dapat dielakkan. Model dan ModelX dijangka akan diganti selepas penggunaan pertama Model3.

Musk mendakwa bahawa bateri pada 2170 adalah ketumpatan tenaga tertinggi dan bateri termurah di dunia, dengan ketumpatan tenaga sehingga 300 WH/kg, yang berkaitan dengan 233 WH/kg pada tahun 18650. Ketumpatan tenaga telah meningkat hampir 20 %, tetapi kos sistem baterinya ialah 155 dolar/WH, yang berkaitan dengan 171/18650 WH, yang merupakan pengurangan terhad. Walaupun masih jauh perjalanan sebelum Musk mencapai matlamat $100 setiap watt jam, ia masih satu langkah ke hadapan. Langkah seterusnya adalah untuk menginovasikan bahan bateri baharu untuk mengurangkan kos. Bateri litium ternary ialah sejenis bateri litium yang terdiri daripada litium nikel kobalt mangan oksida (Li (NiCoMn) O2) terpolimer. Produk prekursor bahan katod komposit ternary mengambil garam nikel, garam kobalt dan garam mangan sebagai bahan mentah, dan perkadaran nikel, kobalt dan mangan boleh diselaraskan mengikut keadaan sebenar.

Keselamatan adalah keutamaan

Ciri-ciri bateri litium ternary ialah ketumpatan tenaga tinggi dan voltan tinggi, jadi pek bateri dengan berat yang sama mempunyai kapasiti yang lebih besar, dan kereta boleh pergi lebih jauh dan lebih pantas. Walau bagaimanapun, kelemahannya terletak pada kestabilan yang lemah. Sekiranya terdapat litar pintas dalaman atau bahan positif bertemu dengan air, akan ada nyalaan terbuka. Oleh itu, lapisan cangkang keluli biasanya digunakan untuk perlindungan. Pek bateri Tesla terdiri daripada kira-kira 7000 18650 bateri. Walaupun Tesla menyediakan perlindungan menyeluruh untuk pek bateri, masih terdapat bahaya kebakaran dalam kemalangan perlanggaran yang melampau.

Ini kerana kedua-dua bahan ini akan terurai apabila mencapai suhu tertentu. Litium ternary adalah kira-kira 200 ℃ lebih rendah dan litium besi fosfat adalah kira-kira 800 ℃ lebih rendah. Tindak balas kimia bahan litium terner adalah lebih sengit, yang akan membebaskan molekul oksigen, dan elektrolit akan terbakar dengan cepat pada suhu tinggi, yang membawa kepada tindak balas rantai. Ringkasnya, litium ternary lebih mudah dinyalakan daripada litium besi fosfat. Perlu diingat bahawa kita bercakap tentang bahan, bukan bateri siap pakai.

Bateri litium besi fosfat jauh lebih stabil. Walaupun panel rosak, litar pintas tidak akan meletup dan terbakar, dan bateri tidak akan terbakar di bawah suhu tinggi 350 ℃ (tiga bateri litium tidak boleh dibawa pada 180-250 ℃). Oleh itu, dari segi prestasi keselamatan, bateri fosfat besi litium adalah lebih baik.

Memandangkan bahan litium ternary mempunyai potensi bahaya keselamatan sedemikian, pengeluar juga cuba mencegah kemalangan. Mengikut ciri-ciri pirolisis bahan litium ternary, pengeluar akan mementingkan perlindungan lebihan caj (OVP), perlindungan lebihan nyahcas (UVP), perlindungan lebih suhu (OTP) dan perlindungan lebihan arus (OCP). Tesla yakin dengan keselamatan kerana ia mempunyai sistem pengurusan bateri yang boleh mengurus bateri litiumnya yang lebih aktif dengan lebih baik. Sudah tentu, apabila semakin banyak syarikat bateri, syarikat kereta dan syarikat pengurusan bateri profesional terus berkembang dalam bidang ini, semakin banyak syarikat juga boleh mencapai pengurusan bateri yang sangat baik, yang akan meningkatkan keselamatan.