Capacitate mai mare, putere mai mare, dimensiuni mai mici, greutate mai mică, producție în masă mai ușoară și utilizarea componentelor mai ieftine sunt provocări în proiectarea bateriilor EV. Cu alte cuvinte, se reduce la cost și performanță. Gândiți-vă la asta ca la un act de echilibru, unde kilowatt-oră (kWh) atins trebuie să ofere o autonomie maximă, dar la un cost rezonabil de fabricare. În consecință, veți vedea adesea descrieri ale pachetelor de baterii care listează costurile de producție ale acestora, împreună cu numere, variind de la 240 USD la 280 USD/kWh în timpul producției, de exemplu.
A, și să nu uităm siguranța. Amintiți-vă de fiasco-ul Samsung Galaxy Note 7 de acum câțiva ani și de echivalentul bateriei EV al incendiilor de vehicule și al prăbușirilor echivalente de la Cernobîl. Într-un scenariu de dezastru de reacție în lanț, distanțarea și controalele termice dintre celulele unei baterii pachet pentru a preveni o celulă să aprindă alta, alta, etc., adaugă la complexitatea dezvoltării bateriilor EV. Printre acestea, chiar și Tesla are probleme.
În timp ce un pachet de baterii EV constă din trei părți principale: celule de baterie, un sistem de gestionare a bateriei și un fel de cutie sau container care le ține împreună, deocamdată, ne vom uita doar la baterii și la modul în care au evoluat cu Tesla. dar încă o problemă pentru Toyota.
Bateria cilindrică 18650 este o baterie litiu-ion cu un diametru de 18 mm, o lungime de 65 mm și o greutate de aproximativ 47 de grame. La o tensiune nominală de 3,7 volți, fiecare baterie se poate încărca până la 4,2 volți și se poate descărca la nivel scăzut. ca 2,5 volți, stocând până la 3500 mAh per celulă.
La fel ca condensatoarele electrolitice, bateriile pentru vehicule electrice de la Tesla constau din foi lungi de anod și catod, separate de material izolator, rulate și strâns împachetate în cilindri pentru a economisi spațiu și pentru a stoca cât mai multă energie posibil. Aceste catode (încărcate negativ) și Plăcile cu anod (încărcate pozitiv) au fiecare tablă pentru conectarea unor încărcări similare între celule, rezultând o baterie puternică - se adună până la una, dacă doriți.
La fel ca un condensator, își mărește capacitatea prin reducerea distanței dintre foile anod și catod, schimbând dielectricul (materialul izolator de mai sus dintre foi) cu unul cu o permitivitate mai mare și mărind aria anodului și catodului. Următorul pas în bateria (putere) Tesla EV este 2170, care are un cilindru ceva mai mare decât 18650, măsurând 21 mm x 70 mm și cântărind aproximativ 68 de grame. La o tensiune nominală de 3,7 volți, fiecare baterie se poate încărca până la 4,2 volți și descărcați până la 2,5 volți, stocând până la 4800 mAh per celulă.
Există totuși un compromis, care se referă în principal la rezistență și căldură față de necesitatea unui borcan puțin mai mare. În cazul modelului 2170, creșterea dimensiunii plăcii anod/catod are ca rezultat o cale de încărcare mai lungă, ceea ce înseamnă mai multă rezistență, deci mai mare. energia care iese din baterie sub formă de căldură și interferează cu cerințele de încărcare rapidă.
Pentru a crea o baterie de ultimă generație cu mai multă putere (dar fără rezistență crescută), inginerii Tesla au proiectat o baterie semnificativ mai mare, cu un așa-numit design „mese”, care scurtează calea electrică și reduce astfel cantitatea de căldură generată de rezistență. O mare parte din aceasta poate fi atribuită cine ar putea fi cei mai buni cercetători în baterii din lume.
Bateria 4680 este proiectată într-o formă de elicoidal pentru o fabricație mai simplă, cu o dimensiune a pachetului de 46 mm în diametru și 80 mm în lungime. Greutatea nu este disponibilă, dar alte caracteristici de tensiune sunt raportate a fi similare sau identice;cu toate acestea, fiecare celulă este evaluată la aproximativ 9000 mAh, ceea ce face ca noile baterii Tesla cu ecran plat să fie atât de bune. De asemenea, viteza de încărcare este încă bună pentru cererea rapidă.
În timp ce creșterea dimensiunii fiecărei celule, mai degrabă decât micșorarea poate părea să contravină cerințelor de proiectare ale bateriei, îmbunătățirile capacității de alimentare și controlul termic al modelului 4680 în comparație cu 18650 și 2170 au dus la substanțial mai puține celule în comparație cu utilizarea bateriei 18650 și 2170. -modelele Tesla anterioare alimentate au mai multă putere per acumulator de aceeași dimensiune.
Din punct de vedere numeric, aceasta înseamnă că doar aproximativ 960 de celule „4680” sunt necesare pentru a umple același spațiu ca 4.416 celule „2170”, dar cu beneficii suplimentare, cum ar fi costuri de producție mai mici pe kWh și utilizarea 4680. Pachetul de baterii crește semnificativ puterea.
După cum am menționat, 4680 este de așteptat să ofere de 5 ori mai mult stocarea energiei și de 6 ori puterea comparativ cu bateria 2170, ceea ce se traduce printr-o creștere așteptată a condusului de la 82 kWh la 95 kWh în creșterea mai nouă Teslas Mileage cu până la 16%.
Amintiți-vă, acestea sunt doar elementele de bază ale bateriilor Tesla, există mai multe în spatele tehnologiei. Dar acesta este un început bun pentru un articol viitor, deoarece vom învăța cum să gestionăm consumul de energie al acumulatorului, precum și să controlăm problemele de siguranță din jur. generarea de căldură, pierderea de energie și... bineînțeles... riscul de incendii ale bateriei EV.
Dacă îți place All-Things-Tesla, iată șansa ta de a cumpăra o versiune Hot Wheels RC a Tesla Cybertruck.
Timothy Boyer este reporter Tesla și EV pentru Torque News din Cincinnati. Cu experiență în restaurarea timpurie a mașinilor, restaurează în mod regulat vehicule mai vechi și modifică motoarele pentru a îmbunătăți performanța. Urmărește-l pe Tim pe Twitter @TimBoyerWrites pentru știrile zilnice Tesla și EV.
Ora postării: 21-feb-2022