Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów energetycznych w ostatnich latach, popularne stały się również akumulatory litowo-jonowe. Zasilanie akumulatorami litowymi zawsze było ważną dziedziną nowych pojazdów energetycznych, a ktokolwiek opanuje zasilanie akumulatorów litowych, opanuje nowe pojazdy energetyczne. Wśród akumulatorów litowych mocy najbardziej rzuca się w oczy akumulator litowo-jonowy.
Gęstość energii akumulatora litowo-jonowego jest bardzo wysoka, jego pojemność jest 1,5 ~ 2 razy większa niż w przypadku akumulatora NiMH o tej samej wadze i charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem samorozładowania. Ponadto akumulatory litowo-jonowe prawie nie mają efektu pamięci i nie zawierają substancji toksycznych. Te zalety akumulatorów litowo-jonowych sprawiają, że są one szeroko stosowane w dziedzinie pojazdów nowej generacji.
Powszechnie stosowane cylindryczne akumulatory litowo-jonowe obejmują obecnie akumulatory 18650 i akumulatory 21700.
18650 bateria:
1865{10}} pierwotnie odnosiło się do akumulatorów niklowo-wodorowych i akumulatorów litowo-jonowych, ale ponieważ akumulatory niklowo-wodorowe są obecnie rzadziej używane, teraz odnoszą się bardziej do akumulatorów litowo-jonowych. 18650 to standardowy model baterii litowo-jonowej opracowany przez japońską firmę SONY, przodka baterii litowo-jonowych, w celu obniżenia kosztów. Wśród nich 18 reprezentuje średnicę 18 mm, 65 reprezentuje długość 65 mm, a 0 reprezentuje cylindryczną baterię. Typowe akumulatory 18650 obejmują trójskładnikowe akumulatory litowo-jonowe i akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe.
Jeśli chodzi o akumulatory 18650, należy wspomnieć o Tesli. Podczas opracowywania akumulatorów do pojazdów elektrycznych Tesla testował wiele rodzajów akumulatorów, ale ostatecznie skupił się na akumulatorach 18650, wykorzystując ogniwa 18650 jako techniczną drogę dla akumulatorów pojazdów elektrycznych nowej energii. Można powiedzieć, że powodem, dla którego Tesla ma takie same osiągi jak pojazdy napędzane tradycyjnym paliwem, jest nie tylko technologia silnika elektrycznego, ale także zaawansowana technologia akumulatorów Tesli. Dlaczego więc Tesla wybrała baterie 18650 jako źródło zasilania?
Dojrzały i spójny proces
Przed wejściem na rynek nowych pojazdów energetycznych bateria 18650 była szeroko stosowana w produktach elektronicznych, co czyni ją najwcześniejszą, najbardziej dojrzałą i najbardziej stabilną baterią litowo-jonową. Po latach gromadzenia odpowiedniego doświadczenia japońscy producenci zastosowali zaawansowaną technologię zgromadzoną przez akumulator 18650 w produktach konsumenckich w dziedzinie akumulatorów samochodowych. Panasonic jest jedną z największych na świecie firm zajmujących się technologią i skalowaniem akumulatorów. W porównaniu do innych producentów ma najmniej wad produktu i większą skalę, co ułatwia dobór baterii o dobrej konsystencji.
Z kolei inne akumulatory, takie jak akumulatory litowo-jonowe typu stacked, są dalekie od dojrzałości, a wielu produktów nie da się ujednolicić pod względem wielkości, a procesy produkcyjne stosowane przez producentów akumulatorów nie spełniają tych warunków. Ogólnie rzecz biorąc, konsystencja baterii nie może osiągnąć poziomu baterii 18650. Jeśli konsystencja akumulatorów nie spełnia wymagań, zarządzanie pakietami akumulatorów utworzonymi przez dużą liczbę akumulatorów szeregowo lub równolegle nie pozwoli na lepsze działanie każdego akumulatora, a ogniwo akumulatorowe 18650 może skutecznie rozwiązać ten problem.
Wysoki poziom bezpieczeństwa
Akumulatory litowo-jonowe 18650 mają wysoki poziom bezpieczeństwa, nie wybuchają ani nie palą się; Nietoksyczny, wolny od zanieczyszczeń, z certyfikatem znaku towarowego RoHS; I ma dobrą odporność na wysokie temperatury, z wydajnością rozładowania 100 procent poniżej 65 stopni C.
Akumulatory 18650 są zwykle pakowane w stalowe osłony, które mogą zminimalizować występowanie wypadków związanych z bezpieczeństwem i poprawić bezpieczeństwo w ekstremalnych sytuacjach, takich jak kolizje samochodowe. Ponadto rozmiar każdego ogniwa baterii w 18650 jest mały, co pozwala na kontrolowanie energii każdego ogniwa w niewielkim zakresie. W porównaniu z używaniem dużych ogniw baterii, nawet jeśli jedno ogniwo zestawu baterii ulegnie awarii, wpływ awarii może zostać zmniejszony.
Pojemność akumulatorów litowo-jonowych 18650 wynosi zazwyczaj od 1200 mAh do 3600 mAh, podczas gdy ogólna pojemność akumulatora wynosi tylko około 800 mAh. W połączeniu z akumulatorem litowo-jonowym 18650 akumulator litowo-jonowy 18650 może przekroczyć 5000 mAh. Jego pojemność jest 1,5 do 2 razy większa niż w przypadku akumulatorów niklowo-wodorowych o tej samej wadze i charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem samorozładowania. Gęstość energii ogniwa baterii 18650 może obecnie osiągnąć poziom 250 Wh/kg, spełniając wysokie wymagania Tesli w zakresie zasięgu.
Niski koszt i wysoka opłacalność
Żywotność akumulatorów litowo-jonowych 18650 jest bardzo długa, z cyklem życia ponad 500 razy podczas normalnego użytkowania, czyli ponad dwukrotnie więcej niż w przypadku zwykłych akumulatorów. Produkt 18650 ma wysoki poziom dojrzałości technologicznej, w tym projekt konstrukcyjny, technologię produkcji, sprzęt produkcyjny i pochodną technologię modułów 18650, z których wszystkie obniżyły koszty operacyjne i konserwacyjne.
Bateria 18650, która jest obecnie szeroko stosowana, ma wieloletnią historię rozwoju. Chociaż jego technologia jest stosunkowo dojrzała w porównaniu z innymi typami akumulatorów, nadal napotyka problemy, takie jak wytwarzanie dużej ilości ciepła, złożone grupowanie i niemożność uzyskania szybkiego ładowania. W tym kontekście powstało 21700 cylindrycznych akumulatorów trójskładnikowych.
21700 baterii:
Bateria 21700 to model baterii cylindrycznej, w szczególności odnoszący się do: 21 odnosi się do zewnętrznej średnicy cylindrycznej baterii wynoszącej 21 mm; 700 odnosi się do baterii cylindrycznej o wysokości 70,0 mm.
Jest to nowy model opracowany w celu spełnienia wymagań pojazdów elektrycznych w zakresie większego zasięgu i poprawy efektywnego wykorzystania przestrzeni akumulatora pojazdu. W porównaniu ze zwykłym cylindrycznym akumulatorem litowo-jonowym 18650, pojemność 21700 można zwiększyć o ponad 35 procent przy użyciu tego samego materiału.
Nowy 21700 ma cztery istotne zalety:
(1) 35-procentowy wzrost pojemności poszczególnych akumulatorów. Biorąc za przykład akumulator 21700 wyprodukowany przez Teslę, po przejściu z modelu 18650 na model 21700, pojedyncza pojemność akumulatora może osiągnąć 3-4. 8Ah, znacząco wzrastając o 35 proc.
(2) Gęstość energii systemu baterii wzrosła o około 20 procent. Według danych ujawnionych przez Teslę, gęstość energii systemu baterii 18650 zastosowanego na wczesnym etapie wynosiła około 250 Wh/kg. Później gęstość energii systemu akumulatorów 21700 produkowanego przez Teslę wynosiła około 300 Wh/kg, a objętościowa gęstość energii akumulatora 21700 była prawie o 20 procent wyższa niż oryginalnego 18650.
(3) Oczekuje się, że koszt systemu spadnie o około 9 procent. Według analizy informacji o cenach akumulatorów ujawnionych przez Teslę, system akumulatorów litowo-jonowych do akumulatorów 21700 kosztuje 170 USD/Wh, a system akumulatorów 18650 kosztuje 185 USD/Wh. Po zużyciu 21700 akumulatorów w Modelu 3 koszt samego systemu akumulatorów można zmniejszyć o około 9 procent.
(4) Oczekuje się, że waga systemu zmniejszy się o około 10 procent. Całkowita objętość 21700 jest większa niż 18650. Wraz ze wzrostem pojemności poszczególnych komórek wzrasta gęstość energii komórek. Dzięki temu liczba ogniw baterii wymaganych przy tej samej energii może zostać zmniejszona o około 1/3. To nie tylko zmniejsza trudność zarządzania systemem, ale także zmniejsza liczbę metalowych elementów konstrukcyjnych i akcesoriów elektrycznych używanych w zestawie akumulatorów, co jeszcze bardziej zmniejsza wagę akumulatora. Po przejściu Samsunga SDI na nowy zestaw baterii 21700 stwierdzono, że system zmniejszył swoją wagę o 10 procent w porównaniu z obecną baterią.
Wysoka niezawodność i stabilna wydajność baterii 18650 zostały utrzymane, a wydajność baterii 21700 znacznie się poprawiła w porównaniu do 18650 we wszystkich aspektach. Ponadto, w porównaniu z innymi modelami akumulatorów, 21700 jest podobny do bardziej dojrzałego akumulatora 18650 pod względem doboru surowców, procesu produkcji i procesu technicznego. Dlatego większość linii produkcyjnych 18650 i 21700 jest kompatybilna, a niektóre firmy są bardziej stabilne, pisząc artykuły na temat linii produkcyjnej i przybliżając ją do kompatybilności 21700 i 18650.
Dążenie do uzyskania wysokiej energii właściwej dla akumulatorów litowych stało się nieodwracalnym trendem, a wiele firm produkujących akumulatory zwraca uwagę na układ akumulatorów 21700. Niektóre firmy importują swoje linie produkcyjne z zagranicy, ale montują je samodzielnie, dzięki czemu mogą zainwestować mniej, aby osiągnąć konwersję z 18650 na 21700.