Med den hurtige udvikling af nye energikøretøjer i de senere år er lithium-ion-batterier også blevet populære. Power lithium-batterier har altid været et vigtigt felt for nye energikøretøjer, og den, der mestrer power-lithium-batterier, vil mestre nye energikøretøjer. Blandt de kraftige lithium-batterier er det mest iøjnefaldende lithium-ion-batteri.
Energitætheden for lithium-ion-batterier er meget høj, dens kapacitet er 1,5 ~ 2 gange den for NiMH-batterier med samme vægt, og den har en meget lav selvafladningshastighed. Derudover har lithium-ion-batterier næsten ingen hukommelseseffekt og ingen giftige stoffer. Disse fordele ved lithium-ion-batterier gør dem meget brugte inden for nye energikøretøjer.
De meget udbredte cylindriske lithium-ion-batterier omfatter i dag 18650 batterier og 21700 batterier.
18650 batteri:
18650-batterier refererede oprindeligt til nikkel-brintbatterier og lithium-ion-batterier, men da nikkel-brintbatterier nu er mindre almindeligt anvendte, henviser de nu mere til lithium-ion-batterier. 18650 er en standard lithium-ion-batterimodel etableret af det japanske firma SONY, forfaderen til lithium-ion-batterier, for at spare omkostninger. Blandt dem repræsenterer 18 en diameter på 18 mm, 65 repræsenterer en længde på 65 mm, og 0 repræsenterer et cylindrisk batteri. Almindelige 18650-batterier omfatter ternære lithium-ion-batterier og lithium-jernfosfat-batterier.
Når det kommer til 18650 batterier, skal Tesla nævnes. Under udviklingen af batterier til elektriske køretøjer testede Tesla mange typer batterier, men fokuserede i sidste ende på 18650-batterier ved at bruge 18650-celler som den tekniske vej til nye energi-elbilbatterier. Man kan sige, at grunden til, at Tesla har samme ydeevne som traditionelle brændstofbiler, ikke kun skyldes dens elmotorteknologi, men også takket være Teslas avancerede batteriteknologi. Så hvorfor valgte Tesla 18650-batterier som sin strømkilde?
Moden og konsekvent proces
Før de trådte ind på området for nye energikøretøjer, var 18650-batteriet blevet meget brugt i elektroniske produkter, hvilket gjorde det til det tidligste, mest modne og mest stabile lithium-ion-batteri. Efter mange års relevant erfaringsopsamling har japanske producenter anvendt den avancerede teknologi, der er akkumuleret af 18650-batteriet, i forbrugerprodukter til bilbatterier. Panasonic er en af verdens største virksomheder inden for batteriteknologi og skala. Sammenlignet med andre producenter har den de færreste produktfejl og en større skala, hvilket gør det nemt at vælge batterier med god konsistens.
Derimod er andre batterier, såsom stablede lithium-ion-batterier, langt fra modne nok, og mange produkter kan ikke forenes størrelsesmæssigt, og de produktionsprocesser, som batteriproducenterne besidder, kan ikke opfylde betingelserne. Samlet set kan konsistensen af batterier ikke nå niveauet for 18650 batterier. Hvis batteriernes konsistens ikke kan opfylde kravene, vil styringen af batteripakker dannet af et stort antal batterier i serie eller parallelt ikke tillade hvert batteri at yde bedre, og 18650 battericellen kan effektivt løse dette problem.
Høj sikkerhedsydelse
18650 lithium-ion-batterier har høj sikkerhedsydelse, må ikke eksplodere eller brænde; Ikke-giftig, forureningsfri, RoHS-varemærkecertificeret; Og den har god modstand mod høje temperaturer med en udledningseffektivitet på 100 procent under 65 grader C.
18650-batterier er generelt pakket i stålskaller, hvilket kan minimere forekomsten af sikkerhedsulykker og forbedre sikkerheden i ekstreme situationer såsom bilkollisioner. Derudover er størrelsen af hver battericelle i 18650 lille, hvilket gør det muligt at kontrollere energien i hver celle inden for et lille område. Sammenlignet med at bruge store battericeller, selv hvis en celle i batteripakken svigter, kan virkningen af fejlen reduceres.
Kapaciteten på 18650 lithium-ion-batterier er generelt mellem 1200 mah og 3600 mah, mens den generelle batterikapacitet kun er omkring 800 mah. Hvis den kombineres i en 18650 lithium-ion batteripakke, kan 18650 lithium-ion batteripakken overstige 5000 mah. Dens kapacitet er 1,5 til 2 gange kapaciteten for nikkel-brintbatterier med samme vægt, og den har en meget lav selvafladningshastighed. Energitætheden af 18650-battericellen kan i øjeblikket nå niveauet på 250Wh/kg, hvilket opfylder Teslas høje rækkeviddekrav.
Lave omkostninger og høj omkostningseffektivitet
Levetiden for 18650 lithium-ion-batterier er meget lang, med en cykluslevetid på over 500 gange ved normal brug, hvilket er mere end det dobbelte af almindelige batterier. 18650-produktet har et højt niveau af teknologisk modenhed, herunder strukturelt design, fremstillingsteknologi, produktionsudstyr og den afledte 18650-modulteknologi, som alle har reduceret dets drifts- og vedligeholdelsesomkostninger.
18650-batteriet, som i øjeblikket er meget brugt, har en udviklingshistorie på mange år. Selvom teknologien er relativt moden sammenlignet med andre typer batterier, står den stadig over for problemer som høj varmeproduktion, kompleks gruppering og manglende evne til at opnå hurtig opladning. I denne sammenhæng opstod der 21700 cylindriske ternære batterier.
21700 batterier:
Batteri 21700 er modellen af cylindrisk batteri, der specifikt henviser til: 21 refererer til, at den ydre diameter af det cylindriske batteri er 21 mm; 700 refererer til et cylindrisk batteri med en højde på 70,0 mm.
Dette er en ny model udviklet til at opfylde kravene til elektriske køretøjer for længere rækkevidde og forbedre den effektive udnyttelse af køretøjets batteriplads. Sammenlignet med det almindelige 18650 cylindriske lithium-ion batteri kan kapaciteten på 21700 øges med mere end 35 procent ved at bruge det samme materiale.
Den nye 21700 har fire væsentlige fordele:
(1) 35 procent stigning i individuel batterikapacitet. Tager man 21700-batteriet produceret af Tesla som et eksempel, efter skift fra 18650-modellen til 21700-modellen, kan den enkelte batterikapacitet nå op på 3-4. 8Ah, betydeligt stigende med 35 procent.
(2) Batterisystemets energitæthed er steget med omkring 20 procent. Ifølge data afsløret af Tesla var energitætheden af 18650-batterisystemet, der blev brugt i det tidlige stadie, omkring 250Wh/kg. Senere var energitætheden af 21700-batterisystemet produceret af Tesla omkring 300Wh/kg, og volumenenergitætheden af 21700-batteriet var næsten 20 procent højere end den oprindelige 18650.
(3) Omkostningerne til systemet forventes at falde med omkring 9 procent. Ifølge analysen af oplysninger om batteripriser, der er afsløret af Tesla, er power lithium-ion-batterisystemet til 21700-batterier prissat til $170/Wh, mens 18650-batterisystemet er prissat til $185/Wh. Efter at have brugt 21700 batterier på Model 3, kan prisen på batterisystemet alene reduceres med cirka 9 procent.
(4) Systemets vægt forventes at falde med omkring 10 procent. Det samlede volumen på 21700 er større end 18650. Når kapaciteten af de enkelte celler øges, øges cellernes energitæthed. Derfor kan antallet af battericeller, der kræves ved samme energi, reduceres med omkring 1/3. Dette reducerer ikke kun vanskeligheden ved systemstyring, men reducerer også antallet af metalkonstruktionskomponenter og elektrisk tilbehør, der bruges i batteripakken, hvilket yderligere reducerer batteriets vægt. Efter at Samsung SDI skiftede til et nyt sæt 21700 batterier, viste det sig, at systemet reducerede sin vægt med 10 procent i forhold til det nuværende batteri.
18650-batteriets høje pålidelighed og stabile ydeevne er blevet bibeholdt, og 21700-batteriets ydeevne er væsentligt forbedret sammenlignet med 18650 i alle aspekter. Derudover, sammenlignet med andre batterimodeller, ligner 21700 det mere modne 18650-batteri med hensyn til valg af råmateriale, fremstillingsproces og teknisk proces. Derfor er de fleste af produktionslinjerne i 18650 og 21700 kompatible, og nogle virksomheder er mere stabile i at gøre det ved at skrive artikler om produktionslinjen og flytte den tættere på kompatibiliteten med 21700 og 18650.
Forfølgelsen af høj specifik energi til power lithium-batterier er blevet en irreversibel trend, og mange batterivirksomheder retter deres opmærksomhed mod layoutet af 21700 batterier. Nogle virksomheder importerer deres produktionslinjer fra udlandet, men samler dem selv, så de kan investere mindre omkostninger for at opnå konverteringen fra 18650 til 21700.