Zakaj se je Tesla spremenila v 2170? Kakšne so prednosti ternarne litijeve baterije

Baterija 18650 je bila legenda Tesle. Zdaj, z množično proizvodnjo modela 3, se zgodovinska misija baterije 18650 bliža koncu. Vsi modeli Tesla lahko zamenjajo litijevo baterijo 21700. Kaj je razlog za to?

1. Sestava in razvrstitev?

Litijeva baterija pomeni, da elektrokemijski sistem vsebuje litijevo baterijo, ki jo lahko grobo razdelimo na litijevo baterijo in litijevo baterijo. Zaradi svoje komercialne narave, ker ne vsebuje kovinskega litija in je polnilna, lahko litijevo baterijo razdelimo na cilindrično in kvadratno po videzu in je v glavnem sestavljena iz štirih delov: materiala pozitivne elektrode, materiala negativne elektrode, elektrolita in materiala diafragme (ta članek je izvirnik, navedite, če je reproducirano).

Različne anodne materiale in anodne materiale, ki se uporabljajo v litijevih baterijah, lahko razdelimo na različne vrste baterij. Na primer, običajno uporabljeni anodni materiali vključujejo litijev kobalat, litijev manganat, nikelj, litijev železov fosfat in ternarne materiale. Običajno uporabljeni anodni materiali vključujejo grafitne ogljikove materiale, materiale na osnovi kositra, materiale na osnovi silicija in materiale na osnovi titana. Med njimi je litijev kobalat večina anodnih materialov za litijeve baterije.

2. Kakšna je tehnična smer litijeve baterije?

Imenuje se tudi trikobaltmangan, kar pomeni, da so trije materiali nikelj, kobalt in mangan pozitivni materiali, grafit je pozitivni material baterije, njegova sol niklja, kobaltova sol in manganova sol pa so surovine. Delež niklja, kobalta in mangana je mogoče prilagoditi glede na dejansko stanje. Baterijska podjetja z glavnimi tehničnimi usmeritvami, kot sta Japonska in Koreja, litij-železo-fosfatna baterija temelji na litijevem železovem fosfatu kot negativnem materialu in grafitu kot negativnem materialu, kar je glavna tehnična smer BYD; Litij-titanatne baterije lahko razdelimo na dve vrsti. Eden je litijev titanat kot katodni material, medtem ko sta litijev manganat in litijev železov fosfat trikomponentna materiala in katodni material litijevih baterij. To je trenutno glavna smer Zhuhai Silver. Drugi je litijev titanat kot katoda in litijeva kovinska ali litijeva katodna litijeva baterija (to je originalni izdelek, mačji avtomobilski zaganjalnik, navedite prenos).

3. Kakšne so prednosti ternarne litijeve baterije?

Največja prednost trikomponentne litijeve baterije je v njeni visoki gostoti shranjevanja energije, običajno nad 200 WH/kg, in je povezana z 90-120 Wh/kg litijevega železovega fosfata, kar je bolj primerno za povpraševanje na trgu osebnih avtomobilov glede prevoženih kilometrov. . Temperatura razgradnje materialov ternarnih litijevih baterij je približno 200 ℃, kar bo sprostilo molekule kisika. V primeru visoke temperature in hitrega izgorevanja, elektrolitskih baterij ter nevarnosti spontanega vžiga in eksplozije so zahteve glede ravnanja z baterijami zelo visoke. (OVP) mora biti sestavljen iz zaščite pred prenapolnjenostjo, zaščite pred praznjenjem (UVP), zaščite pred previsoko temperaturo (OTP) in zaščite pred previsokim tokom (OCP). Zato se trikomponentne litijeve baterije uporabljajo v čisto električnih vozilih na kitajskem trgu do 76 %. Vendar je število električnih avtobusov le 27,6 %, litij železov fosfat pa 64,9 %.

4. Zakaj je Tesla prešel na 2170?

Številki baterije 18650 in 2170, ki ju uporablja Tesla, sta litijevi bateriji iz trojnega kopolimera. 18650 je cilindrična baterija s premerom 18 mm in dolžino 65 mm, 2170 pa je cilindrična baterija s premerom 21 mm in dolžino 70 mm. Ker je nemogoče izboljšati energijsko gostoto in zmanjšati stroške baterije z nadzorom procesa in surovinami, postane baterija 2170 z večjo prostornino neizogibna izbira. Model in ModelX naj bi bila zamenjana po prvi uporabi Model3.

Musk trdi, da je baterija leta 2170 najvišja energijska gostota in najcenejša baterija na svetu, z energijsko gostoto do 300 WH/kg, kar je povezano z 233 WH/kg leta 18650. Energijska gostota se je povečala za skoraj 20 %, vendar je cena njegovega baterijskega sistema 155 dolarjev/WH, kar je povezano s 171/18650 WH, kar je omejeno znižanje. Čeprav je še dolga pot, preden bo Musk dosegel cilj 100 dolarjev na vatno uro, je to še vedno korak naprej. Naslednji korak bi morala biti inovacija novih materialov za baterije za zmanjšanje stroškov. Ternarna litijeva baterija je neke vrste litijeva baterija, sestavljena iz terpolimera litij-nikelj-kobalt-manganov oksid (Li (NiCoMn) O2). Predhodni produkt ternarnega kompozitnega katodnega materiala kot surovine vzame nikljevo sol, kobaltovo sol in manganovo sol, delež niklja, kobalta in mangana pa je mogoče prilagoditi glede na dejansko stanje.

Varnost je na prvem mestu

Značilnosti ternarne litijeve baterije sta visoka energijska gostota in visoka napetost, zato ima baterijski paket z enako težo večjo zmogljivost, avtomobil pa lahko gre dlje in hitreje. Vendar pa je njegova slabost v slabi stabilnosti. Če pride do notranjega kratkega stika ali če pozitivna snov naleti na vodo, bo prišlo do odprtega ognja. Zato se za zaščito običajno uporablja plast jeklene lupine. Teslin paket baterij je sestavljen iz približno 7000 baterij 18650. Čeprav Tesla zagotavlja vsestransko zaščito za baterijski paket, še vedno obstaja nevarnost požara v ekstremnih nesrečah.

To je zato, ker se ta dva materiala razgradita, ko dosežeta določeno temperaturo. Litijev ternar je približno 200 ℃ nižji, litijev železov fosfat pa približno 800 ℃ nižji. Kemična reakcija ternarnega litijevega materiala je intenzivnejša, kar bo sprostilo molekule kisika, elektrolit pa bo hitro zgorel pri visoki temperaturi, kar vodi do verižne reakcije. Skratka, litijev ternarni je lažje vžgati kot litijev železov fosfat. Omeniti velja, da govorimo o materialih, ne o že pripravljenih baterijah.

Litij železofosfatna baterija je veliko bolj stabilna. Tudi če je plošča pokvarjena, kratek stik ne bo eksplodiral in zagorel, baterija pa se ne bo vnela pri visoki temperaturi 350 ℃ (treh litijevih baterij ni mogoče prenašati pri 180-250 ℃). Zato je z vidika varnosti litij-železo-fosfatna baterija boljša.

Ker imajo trikomponentni litijevi materiali tako potencialno nevarnost za varnost, proizvajalci poskušajo preprečiti tudi nesreče. Glede na značilnosti pirolize ternarnih litijevih materialov bodo proizvajalci pripisovali velik pomen zaščiti pred prenapolnjenostjo (OVP), zaščiti pred prenapolnjenostjo (UVP), zaščiti pred previsoko temperaturo (OTP) in zaščiti pred preobremenitvijo (OCP). Tesla je prepričana o varnosti, saj ima sistem za upravljanje baterij, ki lahko bolje upravlja njene bolj aktivne litijeve baterije. Seveda, ker se vse več podjetij za baterije, avtomobilskih podjetij in podjetij za profesionalno upravljanje baterij še naprej razvija na tem področju, lahko vse več podjetij doseže tudi odlično upravljanje baterij, kar bo močno izboljšalo varnost.