Prečo sa Tesla zmenila na 2170? Aké sú výhody ternárnej lítiovej batérie

Batéria 18650 bola legendou Tesly. Teraz, so sériovou výrobou Modelu 3, sa historická misia batérie 18650 blíži ku koncu. Všetky modely Tesla môžu nahradiť lítiovú batériu 21700. Aký je za tým dôvod?

1. Zloženie a klasifikácia?

Lítiová batéria znamená, že elektrochemický systém obsahuje lítiovú batériu, ktorú možno zhruba rozdeliť na lítiovú batériu a lítiovú batériu. Vďaka svojej komerčnej povahe, ktorá neobsahuje kovové lítium a je nabíjateľná, možno lítiovú batériu rozdeliť na valcový a štvorcový vzhľad a skladá sa hlavne zo štyroch častí: materiál kladnej elektródy, materiál zápornej elektródy, elektrolyt a materiál membrány (tento článok je originál, uveďte, či ide o rozmnožovanie).

Rôzne materiály anód a materiály anód používané v lítiových batériách možno rozdeliť na rôzne typy batérií. Napríklad bežne používané anódové materiály zahŕňajú kobalát lítny, manganát lítny, nikel, fosforečnan lítno-železitý a ternárne materiály. Bežne používané anódové materiály zahŕňajú grafitové uhlíkové materiály, materiály na báze cínu, silikónové materiály a materiály na báze titánu. Medzi nimi je kobalát lítny väčšinou anódových materiálov pre lítiové batérie.

2. Aký je technický smer lítiovej batérie?

Nazýva sa tiež tri kobaltmangán, čo znamená, že tri materiály nikel, kobalt a mangán sú pozitívne materiály, grafit je pozitívnym materiálom batérie a jej niklová soľ, kobaltová soľ a mangánová soľ sú suroviny. Podiel niklu, kobaltu a mangánu je možné upraviť podľa aktuálnej situácie. Batériové spoločnosti s hlavnými technickými smermi, ako je Japonsko a Kórea, lítium-železofosfátová batéria je založená na fosforečnane lítnom ako negatívnom materiáli a grafite ako negatívnom materiáli, čo je hlavný technický smer BYD; Lítium-titanátové batérie možno rozdeliť do dvoch typov. Jedným z nich je titaničitan lítny ako katódový materiál, zatiaľ čo manganát lítny a fosforečnan lítno-železitý sú ternárne materiály a katódový materiál lítiových batérií. Toto je v súčasnosti hlavný smer Zhuhai Silver. Druhou je lítiumtitanát ako katóda a lítiová kovová alebo lítiová katódová lítiová batéria (toto je originálny produkt, štartér pre mačky, uveďte prevod).

3. Aké sú výhody ternárnej lítiovej batérie?

Najväčšia výhoda ternárnej lítiovej batérie spočíva v jej vysokej hustote akumulácie energie, zvyčajne nad 200 WH/kg, a súvisí s 90-120 Wh/kg fosforečnanu lítno-železitého, ktorý je vhodnejší pre dopyt trhu osobných automobilov po najazdených kilometroch. . Teplota rozkladu materiálov ternárnych lítiových batérií je asi 200 ℃, čo uvoľňuje molekuly kyslíka. V prípade vysokej teploty a rýchleho spaľovania, elektrolytických batérií a nebezpečenstiev samovznietenia a výbuchu sú požiadavky na riadenie batérií veľmi vysoké. (OVP) by mala pozostávať z ochrany proti prebitiu, ochrany proti vybitiu (UVP), ochrany proti prehriatiu (OTP) a ochrany proti nadmernému prúdu (OCP). Preto ternárne lítiové batérie využívajú čisto elektrické vozidlá na čínskom trhu až na 76 %. Počet elektrobusov je však len 27,6 %, zatiaľ čo fosforečnan lítno-železitý je 64,9 %.

4. Prečo Tesla prešla na 2170?

Batérie číslo 18650 a 2170 používané spoločnosťou Tesla sú ternárne kopolymérové ​​lítiové batérie. 18650 je valcová batéria s priemerom 18 mm a dĺžkou 65 mm a 2170 je valcová batéria s priemerom 21 mm a dĺžkou 70 mm. Keďže nie je možné zlepšiť hustotu energie a znížiť náklady na batérie prostredníctvom riadenia procesov a surovín, batéria 2170 s väčším objemom sa stáva nevyhnutnou voľbou. Očakáva sa, že model a ModelX budú po prvom použití Model3 vymenené.

Musk tvrdí, že batéria v roku 2170 je najvyššia energetická hustota a najlacnejšia batéria na svete s hustotou energie až 300 WH/kg, čo zodpovedá 233 WH/kg v roku 18650. Hustota energie sa zvýšila takmer o 20 %, ale náklady na jeho batériový systém sú 155 dolárov/WH, čo súvisí so 171/18650 WH, čo je obmedzené zníženie. Hoci k dosiahnutiu méty 100 dolárov za watthodinu Muska čaká ešte dlhá cesta, stále je to krok vpred. Ďalším krokom by mala byť inovácia nových materiálov batérií s cieľom znížiť náklady. Ternárna lítiová batéria je druh lítiovej batérie zloženej z terpolyméru lítium-nikel-kobalt-oxid mangánu (Li (NiCoMn) O2). Prekurzorový produkt ternárneho kompozitného katódového materiálu berie ako suroviny niklovú soľ, kobaltovú soľ a mangánovú soľ a podiel niklu, kobaltu a mangánu je možné upraviť podľa aktuálnej situácie.

Bezpečnosť je najvyššou prioritou

Charakteristikou ternárnej lítiovej batérie je vysoká hustota energie a vysoké napätie, takže batéria s rovnakou hmotnosťou má väčšiu kapacitu a auto môže ísť ďalej a rýchlejšie. Jeho slabina však spočíva v zlej stabilite. Ak dôjde k vnútornému skratu alebo ak sa pozitívna látka stretne s vodou, dôjde k otvorenému ohňu. Preto sa na ochranu spravidla používa vrstva oceľového plášťa. Batéria spoločnosti Tesla sa skladá z približne 7 000 batérií 18650. Hoci Tesla poskytuje všestrannú ochranu batérie, pri extrémnych kolíziách stále existuje nebezpečenstvo požiaru.

Tieto dva materiály sa totiž pri dosiahnutí určitej teploty rozložia. Trojzložkové lítium je asi o 200 ℃ nižšie a fosforečnan lítno-železitý je asi o 800 ℃ nižší. Chemická reakcia ternárneho lítiového materiálu je intenzívnejšia, čím sa uvoľnia molekuly kyslíka a elektrolyt bude rýchlo horieť pri vysokej teplote, čo vedie k reťazovej reakcii. Stručne povedané, trojzložkové lítium sa ľahšie zapáli ako fosforečnan lítno-železitý. Stojí za zmienku, že hovoríme o materiáloch, nie o hotových batériách.

Lítium-železofosfátová batéria je oveľa stabilnejšia. Aj keď sa panel rozbije, skrat nevybuchne a nezhorí a batéria sa nezapáli pri vysokej teplote 350 ℃ (tri lítiové batérie nemožno prenášať pri 180-250 ℃). Z hľadiska bezpečnosti je preto lítium-železofosfátová batéria lepšia.

Keďže ternárne lítiové materiály majú takéto potenciálne bezpečnostné riziká, výrobcovia sa tiež snažia predchádzať nehodám. Podľa pyrolýznych charakteristík ternárnych lítiových materiálov budú výrobcovia pripisovať veľkú dôležitosť ochrane proti prebitiu (OVP), ochrane proti nadmernému vybitiu (UVP), ochrane proti prehriatiu (OTP) a ochrane proti nadmernému prúdu (OCP). Tesla si je istá bezpečnosťou, pretože má systém správy batérií, ktorý dokáže lepšie spravovať svoje aktívnejšie lítiové batérie. Samozrejme, ako sa stále viac spoločností zaoberajúcich sa výrobou batérií, automobilových spoločností a profesionálnych spoločností zaoberajúcich sa správou batérií naďalej rozvíja v tejto oblasti, stále viac spoločností môže tiež dosiahnuť vynikajúcu správu batérií, čo výrazne zvýši bezpečnosť.