Tesla neden 2170 olarak değiştirildi? Üçlü lityum pilin avantajları nelerdir?

18650 pil Tesla'nın efsanesiydi. Artık Model 3'ün seri üretimiyle birlikte 18650 pilin tarihi misyonu da sona yaklaşıyor. Tüm Tesla modelleri 21700 lityum pilin yerini alabilir. Bunun arkasında yatan sebep nedir?

1. Bileşim ve sınıflandırma?

Lityum pil, elektrokimyasal sistemin kabaca lityum pil ve lityum pil olarak ikiye ayrılabilen lityum pil içerdiği anlamına gelir. Ticari doğası gereği metalik lityum içermemesi ve şarj edilebilir olması nedeniyle, lityum pil görünüşte silindirik ve kare şeklinde ayrılabilir ve temel olarak dört bölümden oluşur: pozitif elektrot malzemesi, negatif elektrot malzemesi, elektrolit ve diyafram malzemesi (bu makale). orijinaldir, çoğaltılıp çoğaltılmadığını lütfen belirtiniz).

Lityum pillerde kullanılan farklı anot malzemeleri ve anot malzemeleri farklı pil türlerine ayrılabilir. Örneğin yaygın olarak kullanılan anot malzemeleri arasında lityum kobalat, lityum manganat, nikel, lityum demir fosfat ve üçlü malzemeler yer alır. Yaygın olarak kullanılan anot malzemeleri arasında grafit karbon malzemeleri, kalay bazlı malzemeler, silikon malzemeler ve titanyum bazlı malzemeler bulunur. Bunlar arasında lityum kobalat, lityum piller için anot malzemelerinin çoğunluğunu oluşturur.

2. Lityum pilin teknik yönü nedir?

Aynı zamanda tri kobalt manganez olarak da adlandırılır; bu, nikel, kobalt ve manganezden oluşan üç malzemenin pozitif malzemeler olduğu, grafitin pilin pozitif malzemesi olduğu ve nikel tuzu, kobalt tuzu ve manganez tuzunun hammadde olduğu anlamına gelir. Nikel, kobalt ve manganez oranı fiili duruma göre ayarlanabilir. Japonya ve Kore gibi ana teknik yönleri olan pil şirketleri, lityum demir fosfat pili, BYD'nin ana teknik yönü olan negatif malzeme olarak lityum demir fosfata ve negatif malzeme olarak grafite dayanmaktadır; Lityum titanat piller iki tipe ayrılabilir. Biri katot malzemesi olarak lityum titanat, lityum manganat ve lityum demir fosfat ise üçlü malzemeler ve lityum pillerin katot malzemesidir. Şu anda Zhuhai Silver'ın ana yönü budur. Diğeri ise katot olarak lityum titanat ve lityum metal veya lityum alaşımlı katot lityum pildir (bu orijinal bir üründür, cat araba marş motorudur, lütfen aktarımı belirtin).

3. Üçlü lityum pilin avantajları nelerdir?

Üçlü lityum pilin en büyük avantajı, genellikle 200WH/kg'ın üzerinde olan ve binek otomobil pazarının kilometre performansına yönelik talebine daha uygun olan 90-120Wh/kg lityum demir fosfatla ilişkili yüksek enerji depolama yoğunluğunda yatmaktadır. . Üçlü lityum pil malzemelerinin ayrışma sıcaklığı yaklaşık 200 ° C'dir ve bu da oksijen moleküllerini serbest bırakır. Yüksek sıcaklık ve hızlı yanma, elektrolit piller ve kendiliğinden yanma ve patlama tehlikeleri durumunda pillere yönelik yönetim gereklilikleri çok yüksektir. (OVP), aşırı şarj koruması, deşarj koruması (UVP), aşırı sıcaklık koruması (OTP) ve aşırı akım korumasından (OCP) oluşmalıdır. Bu nedenle Çin pazarında saf elektrikli araçlarda %76'ya kadar üçlü lityum piller kullanılıyor. Ancak elektrikli otobüslerin sayısı sadece yüzde 27,6, lityum demir fosfat ise yüzde 64,9.

4. Tesla neden 2170'e geçti?

Tesla'nın kullandığı 18650 ve 2170 numaralı piller üçlü kopolimer lityum pillerdir. 18650, 18 mm çapında ve 65 mm uzunluğunda silindirik bir pil, 2170 ise 21 mm çapında ve 70 mm uzunluğunda silindirik bir pildir. Proses kontrolü ve hammadde ile enerji yoğunluğunu artırmak ve akü maliyetini düşürmek mümkün olmadığından, daha büyük hacimli 2170 akü kaçınılmaz bir seçim haline geliyor. Model ve ModelX'in, Model3'ün ilk kullanımından sonra değiştirilmesi bekleniyor.

Musk, 2170'deki pilin, 18650'deki 233 WH/kg'a karşılık gelen 300 WH/kg'a varan enerji yoğunluğuyla dünyanın en yüksek enerji yoğunluğuna sahip ve en ucuz pili olduğunu iddia ediyor. Enerji yoğunluğu ise yaklaşık 20 kat arttı. Ancak pil sisteminin maliyeti 155 dolar/WH, bu da 171/18650 WH ile bağlantılı, bu da sınırlı bir indirim. Her ne kadar Musk'ın watt saat başına 100 dolar hedefine ulaşması için hâlâ kat etmesi gereken uzun bir yol olsa da, bu hala bir adım ileri. Bir sonraki adım, maliyetleri azaltmak için yeni pil malzemeleri geliştirmek olmalıdır. Üçlü lityum pil, lityum nikel kobalt manganez oksit (Li (NiCoMn) O2) terpolimerinden oluşan bir tür lityum pildir. Üçlü kompozit katot malzemesinin öncü ürünü, ham madde olarak nikel tuzu, kobalt tuzu ve manganez tuzunu alır ve nikel, kobalt ve manganezin oranı fiili duruma göre ayarlanabilir.

Güvenlik en önemli önceliktir

Üçlü lityum pilin özellikleri yüksek enerji yoğunluğu ve yüksek voltajdır, bu nedenle aynı ağırlığa sahip pil paketi daha büyük kapasiteye sahiptir ve araç daha uzağa ve daha hızlı gidebilir. Ancak zayıflığı zayıf istikrarından kaynaklanmaktadır. Dahili bir kısa devre olması veya pozitif maddenin suyla karşılaşması halinde açık alevler meydana gelecektir. Bu nedenle koruma amacıyla genellikle bir çelik kabuk tabakası kullanılır. Tesla'nın pil paketi yaklaşık 7000 18650 pilden oluşuyor. Tesla, batarya paketi için çok yönlü koruma sağlasa da aşırı çarpışma kazalarında hala yangın tehlikesi mevcut.

Çünkü bu iki malzeme belli bir sıcaklığa ulaştığında bozunacaklardır. Lityum üçlüsü yaklaşık 200 °C daha düşüktür ve lityum demir fosfat yaklaşık 800 °C daha düşüktür. Üçlü lityum malzemenin kimyasal reaksiyonu daha yoğundur, bu da oksijen moleküllerini serbest bırakır ve elektrolit yüksek sıcaklıkta hızla yanarak zincirleme reaksiyona yol açar. Kısacası, lityum üçlüsünün tutuşması lityum demir fosfattan daha kolaydır. Hazır pillerden değil malzemelerden bahsettiğimizi belirtmekte fayda var.

Lityum demir fosfat pili çok daha kararlıdır. Panel bozulsa bile, kısa devre patlamaz ve yanmaz ve pil 350 ° C'lik yüksek sıcaklıkta alev almaz (üç lityum pil 180-250 ° C'de taşınamaz). Bu nedenle güvenlik performansı açısından lityum demir fosfat pil daha iyidir.

Üçlü lityum malzemeler bu tür potansiyel güvenlik tehlikelerine sahip olduğundan üreticiler kazaları da önlemeye çalışıyor. Üçlü lityum malzemelerin piroliz özelliklerine göre üreticiler aşırı şarj koruması (OVP), aşırı deşarj koruması (UVP), aşırı sıcaklık koruması (OTP) ve aşırı akım korumasına (OCP) büyük önem vereceklerdir. Tesla güvenliğe güveniyor çünkü daha aktif lityum pillerini daha iyi yönetebilecek bir pil yönetim sistemine sahip. Elbette giderek daha fazla akü şirketi, otomobil şirketi ve profesyonel akü yönetimi şirketi bu alanda gelişmeye devam ettikçe, giderek daha fazla şirket güvenliği büyük ölçüde artıracak olan mükemmel akü yönetimini elde edebiliyor.