Veći kapacitet, veća snaga, manja veličina, manja težina, lakša masovna proizvodnja i upotreba jeftinijih komponenti su izazovi u dizajniranju EV baterija. Drugim riječima, sve se svodi na cijenu i performanse. Zamislite to kao balansiranje, gdje postignuti kilovat-sat (kWh) treba da pruži maksimalan domet, ali uz razumnu cijenu za proizvodnju. Kao rezultat toga, često ćete vidjeti opise baterija u kojima se navode njihovi troškovi proizvodnje, zajedno s brojevima, u rasponu od 240 do 280 USD/kWh tokom proizvodnje npr.
Oh, i ne zaboravimo sigurnost. Sjetite se fijaska sa Samsung Galaxy Note 7 prije nekoliko godina, i EV baterija ekvivalenta požarima vozila i černobilskim kvarovima. paket koji sprečava da jedna ćelija zapali drugu, drugu, itd., povećavaju složenost razvoja EV baterija. Među njima, čak i Tesla ima problema.
Dok se EV baterija sastoji od tri glavna dijela: ćelija baterije, sistema za upravljanje baterijama i neke vrste kutije ili kontejnera koji ih drži zajedno, za sada ćemo samo pogledati baterije i kako su se razvile s Teslom, ali i dalje problem za Toyotu.
Cilindrična baterija 18650 je litijum-jonska baterija prečnika 18 mm, dužine 65 mm i težine od približno 47 grama. Pri nominalnom naponu od 3,7 volti, svaka baterija može da se puni do 4,2 volta i da se prazni na niskom nivou. kao 2,5 volti, pohranjujući do 3500 mAh po ćeliji.
Slično kao i elektrolitički kondenzatori, Tesline baterije električnih vozila sastoje se od dugih listova anode i katode, odvojenih materijalom za izolaciju naboja, smotanih i čvrsto spakovanih u cilindre kako bi se uštedio prostor i uskladištio što je moguće više energije. Ove katode (negativno napunjene) i Anodni (pozitivno napunjeni) listovi imaju jezičke za povezivanje sličnih naboja između ćelija, što rezultira snažnom baterijom - oni zbrajaju jedan, ako želite.
Baš kao i kondenzator, povećava svoj kapacitet smanjenjem razmaka između anodne i katodne ploče, mijenjanjem dielektrika (gornji izolacijski materijal između listova) u onaj s višom permitivnošću i povećanjem površine anode i katode. Sljedeći korak u (snažnoj) Tesla EV bateriji je 2170, koji ima nešto veći cilindar od 18650, dimenzija 21 mm x 70 mm i težine oko 68 grama. Pri nominalnom naponu od 3,7 volti, svaka baterija može se napuniti do 4,2 volti. volti i pražnjenje do 2,5 volta, pohranjujući do 4800 mAh po ćeliji.
Međutim, postoji kompromis, koji se uglavnom odnosi na otpornost i toplinu u odnosu na potrebu za malo većom posudom. U slučaju 2170, povećanje veličine anodne/katodne ploče rezultira dužim putem punjenja, što znači veći otpor, a time i više energija koja izlazi iz baterije u obliku topline i ometa zahtjeve za brzo punjenje.
Kako bi stvorili bateriju nove generacije s većom snagom (ali bez povećanog otpora), Teslini inženjeri su dizajnirali značajno veću bateriju s takozvanim „stolčastim“ dizajnom koji skraćuje električni put i na taj način smanjuje količinu topline koju stvara otpor. Mnogo toga se može pripisati tome ko su možda najbolji istraživači baterija na svijetu.
4680 baterija je dizajnirana u obliku spiralne pločice za jednostavniju proizvodnju, sa veličinom pakovanja od 46 mm u prečniku i 80 mm u dužini. Težina nije dostupna, ali se navodi da su ostale karakteristike napona slične ili identične;međutim, svaka ćelija je ocenjena na oko 9000 mAh, što je ono što nove Tesla baterije sa ravnim ekranom čini tako dobrima. Takođe, njegova brzina punjenja je i dalje dobra za brzu potražnju.
Iako se može činiti da povećanje veličine svake ćelije umjesto da se smanjuje može biti protivno zahtjevima dizajna baterije, poboljšanja u kapacitetu napajanja i termalnoj kontroli modela 4680 u odnosu na 18650 i 2170 rezultirala su znatno manjim brojem ćelija u odnosu na korištenje baterija 18650 i 2170. -pokrenuti raniji Tesla modeli imaju više snage po bateriji iste veličine.
Sa numeričkog stanovišta, to znači da je samo oko 960 “4680″ ćelija potrebno za popunjavanje istog prostora kao 4,416 “2170″ ćelija, ali uz dodatne pogodnosti kao što su niži troškovi proizvodnje po kWh i korištenje 4680 Baterija značajno povećava snagu.
Kao što je spomenuto, očekuje se da će 4680 ponuditi 5 puta veću pohranu energije i 6 puta veću snagu u poređenju sa baterijom 2170, što znači očekivano povećanje vožnje sa 82 kWh na 95 kWh u novijoj Teslas kilometraži do 16%.
Upamtite, ovo su samo osnove Tesla baterija, postoji više iza tehnologije. Ali ovo je dobar početak za budući članak, jer ćemo naučiti kako upravljati potrošnjom energije baterije, kao i kontrolirati sigurnosne probleme oko stvaranje toplote, gubitak energije i… naravno… rizik od požara akumulatora EV.
Ako vam se sviđa All-Things-Tesla, evo prilike da kupite Hot Wheels RC verziju Tesla Cybertrucka.
Timothy Boyer je Tesla i EV reporter za Torque News u Cincinnatiju. Iskusan u ranoj restauraciji automobila, redovno obnavlja starija vozila i modificira motore kako bi poboljšao performanse. Pratite Tima na Twitteru @TimBoyerWrites za dnevne vijesti o Tesli i električnim vozilima.
Vrijeme objave: Feb-21-2022