لماذا تم تغيير تسلا إلى 2170؟ ما هي مزايا بطارية الليثيوم الثلاثية

بطارية 18650 كانت أسطورة تسلا. الآن، مع الإنتاج الضخم للطراز 3، تقترب المهمة التاريخية لبطارية 18650 من نهايتها. قد تحل جميع موديلات Tesla محل بطارية الليثيوم 21700. ما هو السبب وراء هذا؟

1. التكوين والتصنيف؟

بطارية الليثيوم تعني أن النظام الكهروكيميائي يحتوي على بطارية الليثيوم، والتي يمكن تقسيمها تقريبًا إلى بطارية الليثيوم وبطارية الليثيوم. نظرًا لطبيعتها التجارية لعدم احتوائها على الليثيوم المعدني وكونها قابلة لإعادة الشحن، يمكن تقسيم بطارية الليثيوم إلى أسطوانية ومربعة المظهر، وتتكون بشكل أساسي من أربعة أجزاء: مادة القطب الموجب، مادة القطب السالب، المنحل بالكهرباء ومادة الحجاب الحاجز (هذه المقالة أصلية، يرجى تحديد ما إذا كانت مستنسخة).

يمكن تقسيم مواد الأنود المختلفة ومواد الأنود المستخدمة في بطاريات الليثيوم إلى أنواع مختلفة من البطاريات. على سبيل المثال، تشتمل مواد الأنود شائعة الاستخدام على كوبالات الليثيوم ومنجنات الليثيوم والنيكل وفوسفات حديد الليثيوم والمواد الثلاثية. تشمل مواد الأنود شائعة الاستخدام مواد الكربون الجرافيت والمواد القائمة على القصدير ومواد السيليكون والمواد القائمة على التيتانيوم. من بينها، كوبالات الليثيوم هي غالبية المواد الأنودية لبطاريات الليثيوم.

2. ما هو الاتجاه الفني لبطارية الليثيوم؟

ويسمى أيضًا ثلاثي الكوبالت المنغنيز، مما يعني أن ثلاث مواد النيكل والكوبالت والمنغنيز هي مواد موجبة، والجرافيت مادة موجبة للبطارية، وملح النيكل وملح الكوبالت وملح المنغنيز من المواد الخام. يمكن تعديل نسبة النيكل والكوبالت والمنجنيز وفقًا للحالة الفعلية. شركات البطاريات ذات الاتجاهات الفنية الرئيسية، مثل اليابان وكوريا، تعتمد بطارية فوسفات الحديد الليثيوم على فوسفات الحديد الليثيوم كمواد سلبية، والجرافيت كمواد سلبية، وهو الاتجاه الفني الرئيسي لشركة BYD؛ يمكن تقسيم بطاريات تيتانات الليثيوم إلى نوعين. أحدهما هو تيتانات الليثيوم كمادة الكاثود، في حين أن منجنات الليثيوم وفوسفات حديد الليثيوم هي مواد ثلاثية ومادة الكاثود لبطاريات الليثيوم. هذا هو الاتجاه الرئيسي لـ Zhuhai Silver في الوقت الحاضر. والآخر هو تيتانات الليثيوم ككاثود، وبطارية ليثيوم كاثود من معدن الليثيوم أو سبائك الليثيوم (هذا منتج أصلي، مشغل سيارة القط، يرجى تحديد النقل).

3. ما هي مزايا بطارية الليثيوم الثلاثية؟

تكمن الميزة الأكبر لبطارية الليثيوم الثلاثية في كثافة تخزين الطاقة العالية، والتي تزيد عادة عن 200 وات ساعة/كجم، وترتبط بـ 90-120 وات ساعة/كجم من فوسفات حديد الليثيوم، وهو أكثر ملاءمة لطلب سوق سيارات الركاب للمسافة المقطوعة. . تبلغ درجة حرارة تحلل مواد بطارية الليثيوم الثلاثية حوالي 200 درجة مئوية، مما يؤدي إلى إطلاق جزيئات الأكسجين. في حالة ارتفاع درجة الحرارة والاحتراق السريع، والبطاريات المنحل بالكهرباء والاحتراق التلقائي ومخاطر الانفجار، فإن متطلبات إدارة البطاريات مرتفعة للغاية. يجب أن يتكون (OVP) من الحماية من الشحن الزائد، وحماية التفريغ (UVP)، والحماية من درجة الحرارة الزائدة (OTP)، والحماية من التيار الزائد (OCP). ولذلك، يتم استخدام بطاريات الليثيوم الثلاثية في السيارات الكهربائية النقية في السوق الصينية بنسبة تصل إلى 76%. إلا أن عدد الحافلات الكهربائية يبلغ 27.6% فقط، في حين تبلغ نسبة فوسفات الحديد الليثيوم 64.9%.

4. لماذا تحولت تسلا إلى عام 2170؟

البطارية رقم 18650 و2170 التي تستخدمها تسلا هي بطاريات ليثيوم بوليمر ثلاثية. 18650 عبارة عن بطارية أسطوانية بقطر 18 ملم وطول 65 ملم، و2170 عبارة عن بطارية أسطوانية بقطر 21 ملم وطول 70 ملم. نظرًا لأنه من المستحيل تحسين كثافة الطاقة وتقليل تكلفة البطارية من خلال التحكم في العملية والمواد الخام، فإن بطارية 2170 ذات الحجم الأكبر تصبح خيارًا لا مفر منه. من المتوقع أن يتم استبدال الطراز وModelX بعد الاستخدام الأول لـ Model3.

ويدعي ماسك أن البطارية في عام 2170 هي أعلى كثافة طاقة وأرخص بطارية في العالم، حيث تصل كثافة الطاقة إلى 300 وات ساعة/كجم، وهو ما يعادل 233 وات ساعة/كجم في عام 18650. وقد زادت كثافة الطاقة بما يقرب من 20 %، لكن تكلفة نظام البطارية الخاص بها تبلغ 155 دولارًا/ساعة، وهو ما يعادل 171/18650 واط ساعة، وهو تخفيض محدود. على الرغم من أنه لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن يحقق Musk هدف 100 دولار لكل واط ساعة، إلا أنه لا يزال خطوة إلى الأمام. وينبغي أن تكون الخطوة التالية هي ابتكار مواد جديدة للبطاريات لتقليل التكاليف. بطارية الليثيوم الثلاثية هي نوع من بطاريات الليثيوم المكونة من أكسيد المنغنيز والنيكل والكوبالت الليثيوم (Li (NiCoMn) O2) ثلاثي البوليمر. المنتج الأولي لمواد الكاثود المركبة الثلاثية يأخذ ملح النيكل وملح الكوبالت وملح المنغنيز كمواد خام، ويمكن تعديل نسبة النيكل والكوبالت والمنغنيز وفقًا للحالة الفعلية.

السلامة هي الأولوية القصوى

خصائص بطارية الليثيوم الثلاثية هي كثافة الطاقة العالية والجهد العالي، وبالتالي فإن حزمة البطارية ذات الوزن نفسه تتمتع بقدرة أكبر، ويمكن للسيارة أن تذهب أبعد وأسرع. إلا أن ضعفها يكمن في ضعف استقرارها. إذا كان هناك ماس كهربائي داخلي أو واجهت المادة الإيجابية الماء، فستكون هناك لهب مفتوح. لذلك، يتم استخدام طبقة من الغلاف الفولاذي بشكل عام للحماية. تتكون حزمة بطارية تسلا من حوالي 7000 18650 بطارية. على الرغم من أن شركة Tesla توفر حماية شاملة لحزمة البطارية، إلا أنه لا يزال هناك خطر نشوب حريق في حوادث الاصطدام الشديدة.

وذلك لأن هاتين المادتين سوف تتحللان عندما تصلان إلى درجة حرارة معينة. الليثيوم الثلاثي أقل بحوالي 200 درجة مئوية وفوسفات حديد الليثيوم أقل بحوالي 800 درجة مئوية. يكون التفاعل الكيميائي لمادة الليثيوم الثلاثية أكثر كثافة، مما يؤدي إلى إطلاق جزيئات الأكسجين، وسوف يحترق المنحل بالكهرباء بسرعة عند درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل. باختصار، الليثيوم الثلاثي أسهل في الإشعال من فوسفات حديد الليثيوم. ومن الجدير بالذكر أننا نتحدث عن مواد وليس بطاريات جاهزة.

تعتبر بطارية ليثيوم فوسفات الحديد أكثر استقرارًا. حتى لو تعطلت اللوحة، فلن تنفجر الدائرة القصيرة أو تحترق، ولن تشتعل البطارية تحت درجة حرارة عالية تبلغ 350 درجة مئوية (لا يمكن حمل ثلاث بطاريات ليثيوم عند درجة حرارة 180-250 درجة مئوية). ولذلك، من حيث أداء السلامة، بطارية ليثيوم فوسفات الحديد أفضل.

وبما أن مواد الليثيوم الثلاثي تنطوي على مثل هذه المخاطر المحتملة على السلامة، يحاول المصنعون أيضًا منع وقوع الحوادث. وفقًا لخصائص الانحلال الحراري لمواد الليثيوم الثلاثي، سيعلق المصنعون أهمية كبيرة على الحماية من الشحن الزائد (OVP)، والحماية من التفريغ الزائد (UVP)، والحماية من درجة الحرارة الزائدة (OTP)، والحماية من التيار الزائد (OCP). تسلا واثقة من السلامة لأن لديها نظام إدارة البطارية الذي يمكنه إدارة بطاريات الليثيوم الأكثر نشاطًا بشكل أفضل. بالطبع، مع استمرار المزيد والمزيد من شركات البطاريات وشركات السيارات وشركات إدارة البطاريات الاحترافية في التطور في هذا المجال، يمكن لعدد متزايد من الشركات أيضًا تحقيق إدارة ممتازة للبطاريات، مما سيؤدي إلى تحسين السلامة بشكل كبير.