Miks muudeti Tesla versiooniks 2170? Millised on kolmekomponendilise liitiumaku eelised?

18650 aku oli Tesla legend. Nüüd, Model 3 masstootmisega, on 18650 aku ajalooline missioon lõppemas. Kõik Tesla mudelid võivad asendada 21700 liitiumaku. Mis on selle põhjuseks?

1. Koostis ja klassifikatsioon?

Liitiumaku tähendab, et elektrokeemiline süsteem sisaldab liitiumakut, mille saab jämedalt jagada liitiumakuks ja liitiumakuks. Kuna liitiumaku ei sisalda metallilist liitiumit ja on taaslaetav, võib selle jagada silindriliseks ja ruudukujuliseks ning see koosneb peamiselt neljast osast: positiivse elektroodi materjal, negatiivse elektroodi materjal, elektrolüüdi ja membraani materjal (see artikkel on originaal, täpsustage, kas see on reprodutseeritud).

Liitiumakudes kasutatavad erinevad anoodimaterjalid ja anoodimaterjalid võib jagada erinevat tüüpi akudeks. Näiteks tavaliselt kasutatavate anoodimaterjalide hulka kuuluvad liitiumkobalaat, liitiummanganaat, nikkel, liitiumraudfosfaat ja kolmekomponentsed materjalid. Tavaliselt kasutatavad anoodimaterjalid hõlmavad grafiit-süsinikmaterjale, tinapõhiseid materjale, ränimaterjale ja titaanipõhiseid materjale. Nende hulgas on liitiumkobalaat enamiku liitiumakude anoodimaterjalidest.

2. Mis on liitiumaku tehniline suund?

Seda nimetatakse ka tri-koobaltmangaaniks, mis tähendab, et kolm materjali: nikkel, koobalt ja mangaan on positiivsed materjalid, grafiit on aku positiivne materjal ning selle niklisool, koobaltsool ja mangaanisool on toorained. Nikli, koobalti ja mangaani osakaalu saab reguleerida vastavalt tegelikule olukorrale. Peamiste tehniliste suundadega akufirmad, nagu Jaapan ja Korea, põhinevad liitiumraudfosfaatpatareidel negatiivse materjalina liitiumraudfosfaadil ja negatiivse materjalina grafiidil, mis on BYD peamine tehniline suund; Liitiumtitanaatpatareid võib jagada kahte tüüpi. Üks neist on katoodmaterjalina liitiumtitanaat, samas kui liitiummanganaat ja liitiumraudfosfaat on kolmekomponentsed materjalid ja liitiumakude katoodmaterjal. See on praegu Zhuhai Silveri põhisuund. Teine on katoodina liitiumtitanaat ja liitiummetallist või liitiumisulamist katoodliitiumaku (see on originaaltoode, kassiauto starter, palun täpsustage ülekanne).

3. Millised on kolmekomponendilise liitiumaku eelised?

Kolmekomponentsete liitiumakude suurim eelis seisneb selle kõrges energiasalvestustiheduses, tavaliselt üle 200 WH/kg, ning liitiumraudfosfaadi 90–120 Wh/kg kohta, mis sobib paremini sõiduautode turu nõudlusele läbisõidu järele. . Kolmekomponentsete liitiumaku materjalide lagunemistemperatuur on umbes 200 ℃, mis vabastab hapniku molekulid. Kõrge temperatuuri ja kiire põlemise, elektrolüütide akude ning isesüttimise ja plahvatusohu korral on akude haldusnõuded väga kõrged. (OVP) peaks koosnema ülelaadimiskaitsest, tühjenemiskaitsest (UVP), ületemperatuurikaitsest (OTP) ja ülevoolukaitsest (OCP). Seetõttu kasutavad puhtalt elektrisõidukid Hiina turul kolmekomponentseid liitiumakusid kuni 76%. Elektribusse on aga vaid 27,6%, liitiumraudfosfaati aga 64,9%.

4. Miks Tesla läks üle 2170-le?

Tesla kasutatavad akunumbrid 18650 ja 2170 on kolmekomponentsed kopolümeer-liitiumakud. 18650 on silindriline aku läbimõõduga 18mm ja pikkusega 65mm ning 2170 on silindriline aku läbimõõduga 21mm ja pikkusega 70mm. Kuna protsessi juhtimise ja tooraine abil on võimatu parandada energiatihedust ja vähendada aku maksumust, muutub suurema mahuga 2170 aku vältimatuks valikuks. Mudel ja ModelX vahetatakse eeldatavasti välja pärast Model3 esmakordset kasutamist.

Musk väidab, et 2170. aasta aku on kõrgeima energiatihedusega ja odavaim aku maailmas, mille energiatihedus on kuni 300 WH/kg, mis on seotud 233 WH/kg 18650. aastal. Energiatihedus on kasvanud ligi 20 võrra. %, kuid selle akusüsteemi maksumus on 155 dollarit/WH, mis on seotud 171/18650 WH-ga, mis on piiratud langus. Kuigi Muski eesmärgini, milleks on 100 dollarit vatttunni kohta, on veel pikk tee minna, on see siiski samm edasi. Järgmine samm peaks olema uute akumaterjalide uuendamine, et kulusid vähendada. Kolmekomponentne liitiumaku on liitiumaku, mis koosneb liitiumnikkel-koobalt-mangaanoksiidi (Li (NiCoMn) O2) terpolümeerist. Kolmekomponentse komposiitkatoodi materjali lähteprodukt kasutab toorainena niklisoola, koobaltisoola ja mangaanisoola ning nikli, koobalti ja mangaani osakaalu saab reguleerida vastavalt tegelikule olukorrale.

Ohutus on esmatähtis

Kolmekomponentse liitiumaku omadused on kõrge energiatihedus ja kõrge pinge, nii et sama kaaluga aku mahutavus on suurem ning auto saab liikuda kaugemale ja kiiremini. Selle nõrkus seisneb aga halvas stabiilsuses. Kui toimub sisemine lühis või positiivne aine puutub kokku veega, on lahtine leek. Seetõttu kasutatakse kaitseks üldiselt teraskesta kihti. Tesla akupakett koosneb umbes 7000 18650 akust. Kuigi Tesla pakub akupaketile igakülgset kaitset, on äärmuslike kokkupõrgete korral siiski tuleoht.

Seda seetõttu, et need kaks materjali lagunevad, kui nad saavutavad teatud temperatuuri. Kolmekomponentne liitium on umbes 200 ℃ madalam ja liitiumraudfosfaat on umbes 800 ℃ madalam. Kolmekomponentsete liitiummaterjalide keemiline reaktsioon on intensiivsem, mis vabastab hapniku molekulid ja elektrolüüt põleb kiiresti kõrgel temperatuuril, mis viib ahelreaktsioonini. Lühidalt öeldes on kolmikliitiumi kergem süüdata kui liitiumraudfosfaati. Väärib märkimist, et me räägime materjalidest, mitte valmis akudest.

Liitiumraudfosfaadi aku on palju stabiilsem. Isegi kui paneel on katki, lühis ei plahvata ja ei põle ning aku ei sütti kõrgel temperatuuril 350 ℃ (kolme liitiumakut ei saa kanda temperatuuril 180-250 ℃). Seetõttu on ohutuse seisukohalt parem liitiumraudfosfaadi aku.

Kuna kolmekomponentsete liitiummaterjalidega kaasnevad sellised potentsiaalsed ohutusriskid, püüavad tootjad ka õnnetusi ära hoida. Kolmekomponentsete liitiummaterjalide pürolüüsiomaduste kohaselt peavad tootjad väga tähtsaks ülelaadimiskaitset (OVP), ülelaadimiskaitset (UVP), ületemperatuuri kaitset (OTP) ja ülevoolukaitset (OCP). Tesla on ohutuses kindel, kuna sellel on akuhaldussüsteem, mis suudab paremini hallata selle aktiivsemaid liitiumakusid. Muidugi, kuna üha enam akuettevõtteid, autoettevõtteid ja professionaalseid akuhaldusettevõtteid areneb selles valdkonnas edasi, saavad üha rohkem ettevõtteid saavutada ka suurepärase akuhalduse, mis parandab oluliselt ohutust.