S brzim razvojem novih energetskih vozila posljednjih godina, litij-ionske baterije također su postale popularne. Napajanje litijskim baterijama oduvijek je bilo važno polje novih energetskih vozila, a tko ovlada litijskim baterijama napajat će i nova energetska vozila. Među snažnim litijevim baterijama, najupečatljivija je litij-ionska baterija.
Gustoća energije litij-ionske baterije je vrlo visoka, njen kapacitet je 1,5-2 puta veći od NiMH baterije iste težine i ima vrlo nisku stopu samopražnjenja. Osim toga, litij-ionske baterije nemaju gotovo nikakav učinak pamćenja i nemaju otrovne tvari. Ove prednosti litij-ionskih baterija čine ih naširoko korištenim u području novih energetskih vozila.
Danas naširoko korištene cilindrične litij-ionske baterije uključuju 18650 baterija i 21700 baterija.
18650 baterija:
18650 baterije izvorno su se odnosile na nikl-vodikove baterije i litij-ionske baterije, ali budući da se nikl-vodikove baterije sada rjeđe koriste, sada se više odnose na litij-ionske baterije. 18650 je standardni model litij-ionske baterije koji je uspostavila japanska tvrtka SONY, predak litij-ionskih baterija, radi uštede troškova. Među njima, 18 predstavlja promjer od 18 mm, 65 predstavlja duljinu od 65 mm, a 0 predstavlja cilindričnu bateriju. Uobičajene 18650 baterije uključuju ternarne litij-ionske baterije i litij željezo fosfatne baterije.
Kada su u pitanju 18650 baterije, svakako treba spomenuti Teslu. Tijekom razvoja baterija za električna vozila, Tesla je testirao mnoge vrste baterija, ali se na kraju usredotočio na 18650 baterija, koristeći 18650 ćelija kao tehnički put za nove energetske baterije za električna vozila. Može se reći da razlog zašto Tesla ima iste performanse kao i vozila s tradicionalnim gorivom nije samo zahvaljujući tehnologiji električnog motora, već i zahvaljujući Teslinoj naprednoj tehnologiji baterija. Pa zašto je Tesla odabrao 18650 baterije kao izvor energije?
Zreo i dosljedan proces
Prije nego što je ušla u područje novih energetskih vozila, baterija 18650 bila je široko korištena u elektroničkim proizvodima, što ju je činilo najranijom, najzrelijom i najstabilnijom litij-ionskom baterijom. Nakon godina prikupljanja relevantnog iskustva, japanski proizvođači primijenili su naprednu tehnologiju prikupljenu baterijom 18650 u potrošačkim proizvodima na području automobilskih baterija. Panasonic je jedna od najvećih svjetskih tvrtki u tehnologiji i razmjeru baterija. U usporedbi s drugim proizvođačima, ima najmanje nedostataka proizvoda i veću ljestvicu, što olakšava odabir baterija dobre konzistencije.
Nasuprot tome, druge baterije, kao što su složene litij-ionske baterije, daleko su od dovoljno zrele, a mnogi proizvodi se ne mogu unificirati u pogledu veličine, a proizvodni procesi koje posjeduju proizvođači baterija ne mogu zadovoljiti uvjete. Sve u svemu, postojanost baterija ne može doseći razinu od 18650 baterija. Ako konzistentnost baterija ne može zadovoljiti zahtjeve, upravljanje paketima baterija koje čine veliki broj baterija u nizu ili paralelno neće omogućiti svakoj bateriji da radi bolje, a baterijska ćelija 18650 može učinkovito riješiti ovaj problem.
Visoke sigurnosne performanse
18650 litij-ionske baterije imaju visoke sigurnosne performanse, ne eksplodiraju niti gore; Neotrovno, bez zagađenja, RoHS zaštitni znak certificiran; I ima dobru otpornost na visoke temperature, s učinkovitošću pražnjenja od 100 posto ispod 65 stupnjeva C.
18650 baterije općenito su pakirane u čelične školjke, što može smanjiti pojavu sigurnosnih nesreća i poboljšati sigurnost u ekstremnim situacijama kao što su sudari automobila. Osim toga, veličina svake baterije u 18650 je mala, što omogućuje kontrolu energije svake ćelije unutar malog raspona. U usporedbi s korištenjem baterijskih ćelija velikih dimenzija, čak i ako jedna ćelija baterije otkaže, utjecaj kvara može se smanjiti.
Kapacitet 18650 litij-ionskih baterija općenito je između 1200 mah i 3600 mah, dok je opći kapacitet baterije samo oko 800 mah. Ako se spoji u 18650 litij-ionsku bateriju, 18650 litij-ionska baterija može premašiti 5000 mah. Kapacitet mu je 1,5 do 2 puta veći od nikal vodikove baterije iste težine i ima vrlo nisku stopu samopražnjenja. Gustoća energije 18650 baterijske ćelije trenutno može doseći razinu od 250Wh/kg, ispunjavajući Tesline zahtjeve visokog raspona.
Niska cijena i visoka isplativost
Životni vijek 18650 litij-ionskih baterija je vrlo dug, s trajanjem ciklusa od preko 500 puta tijekom normalne upotrebe, što je više nego dvostruko duže od uobičajenih baterija. Proizvod 18650 ima visoku razinu tehnološke zrelosti, uključujući konstrukcijski dizajn, proizvodnu tehnologiju, proizvodnu opremu i izvedenu tehnologiju modula 18650, što je sve smanjilo operativne troškove i troškove održavanja.
Baterija 18650, koja se trenutno široko koristi, ima dugogodišnju povijest razvoja. Iako je njegova tehnologija relativno zrela u usporedbi s drugim vrstama baterija, još uvijek se suočava s problemima kao što su visoka proizvodnja topline, složeno grupiranje i nemogućnost postizanja brzog punjenja. U tom kontekstu pojavilo se 21700 cilindričnih ternarnih baterija.
21700 baterije:
Baterija 21700 je model cilindrične baterije, posebno se odnosi na: 21 se odnosi na vanjski promjer cilindrične baterije od 21 mm; 700 se odnosi na cilindričnu bateriju visine 70,0 mm.
Ovo je novi model razvijen kako bi zadovoljio zahtjeve električnih vozila za dužim dometom i poboljšao učinkovito korištenje prostora baterije vozila. U usporedbi s uobičajenom cilindričnom litij-ionskom baterijom 18650, kapacitet 21700 može se povećati za više od 35 posto korištenjem istog materijala.
Novi 21700 ima četiri značajne prednosti:
(1) Povećanje kapaciteta pojedinačne baterije od 35 posto. Uzimajući za primjer bateriju 21700 koju proizvodi Tesla, nakon prelaska s modela 18650 na model 21700, kapacitet pojedinačne baterije može doseći 3-4. 8Ah, značajno se povećava za 35 posto.
(2) Gustoća energije baterijskog sustava povećala se za oko 20 posto. Prema podacima koje je otkrio Tesla, gustoća energije baterijskog sustava 18650 korištenog u ranoj fazi bila je oko 250Wh/kg. Kasnije je gustoća energije baterijskog sustava 21700 koju je proizveo Tesla iznosila oko 300 Wh/kg, a gustoća volumenske energije baterije 21700 bila je gotovo 20 posto veća od izvorne 18650.
(3) Očekuje se da će se cijena sustava smanjiti za oko 9 posto. Prema analizi podataka o cijenama baterija koje je otkrio Tesla, sustav litij-ionskih baterija snage za 21700 baterija ima cijenu od 170 USD/Wh, dok je cijena baterijskog sustava 18650 185 USD/Wh. Nakon korištenja 21700 baterija na Modelu 3, trošak samog baterijskog sustava može se smanjiti za približno 9 posto.
(4) Očekuje se da će se težina sustava smanjiti za oko 10 posto. Ukupni volumen od 21700 veći je od 18650. Kako se kapacitet pojedinačnih stanica povećava, gustoća energije stanica raste. Stoga se broj baterijskih ćelija potrebnih za istu energiju može smanjiti za oko 1/3. Ovo ne samo da smanjuje poteškoće u upravljanju sustavom, već također smanjuje broj metalnih strukturnih komponenti i električnih dodataka koji se koriste u baterijskom paketu, dodatno smanjujući težinu baterije. Nakon što je Samsung SDI prešao na novi set od 21700 baterija, otkriveno je da je sustav smanjio svoju težinu za 10 posto u usporedbi sa trenutnom baterijom.
Visoka pouzdanost i stabilne performanse baterije 18650 su zadržane, a performanse baterije 21700 značajno su poboljšane u usporedbi s 18650 u svim aspektima. Osim toga, u usporedbi s drugim modelima baterija, 21700 je slična zrelijoj bateriji 18650 u pogledu odabira sirovina, procesa proizvodnje i tehničkog procesa. Stoga je većina proizvodnih linija 18650 i 21700 kompatibilna, a neke tvrtke su stabilnije u tome pišući članke na proizvodnoj liniji i pomičući je bliže kompatibilnosti 21700 i 18650.
Potraga za visokom specifičnom energijom za napajanje litijevih baterija postala je nepovratan trend, a mnoge tvrtke koje se bave proizvodnjom baterija usmjeravaju pozornost na raspored 21700 baterija. Neke tvrtke uvoze svoje proizvodne linije iz inozemstva, ali ih same sastavljaju, tako da mogu uložiti manje troškova za postizanje pretvorbe s 18650 na 21700.