С быстрым развитием транспортных средств на новых источниках энергии в последние годы литий-ионные аккумуляторы также стали популярными. Силовые литиевые батареи всегда были важной областью транспортных средств с новой энергией, и тот, кто освоит силовые литиевые батареи, освоит транспортные средства с новой энергией. Среди мощных литиевых аккумуляторов наиболее привлекательным является литий-ионный аккумулятор.
Плотность энергии литий-ионного аккумулятора очень высока, его емкость в 1,5-2 раза больше, чем у NiMH-аккумулятора того же веса, и он имеет очень низкую скорость саморазряда. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы практически не имеют эффекта памяти и не содержат токсичных веществ. Эти преимущества литий-ионных аккумуляторов делают их широко используемыми в области новых энергетических транспортных средств.
В настоящее время широко используемые цилиндрические литий-ионные аккумуляторы включают аккумуляторы 18650 и 21700.
18650 Аккумулятор:
Аккумуляторы 18650 первоначально относились к никель-водородным батареям и литий-ионным батареям, но, поскольку никель-водородные батареи в настоящее время используются реже, теперь они больше относятся к литий-ионным батареям. 18650 — это стандартная модель литий-ионного аккумулятора, созданная японской компанией SONY, родоначальницей литий-ионных аккумуляторов, в целях экономии средств. Среди них 18 означает диаметр 18 мм, 65 — длину 65 мм, а 0 — цилиндрическую батарею. Обычные батареи 18650 включают тройные литий-ионные батареи и литий-железо-фосфатные батареи.
Когда речь заходит об аккумуляторах 18650, нельзя не упомянуть Tesla. Во время разработки аккумуляторов для электромобилей Tesla тестировала множество типов аккумуляторов, но в конечном итоге сосредоточилась на батареях 18650, используя элементы 18650 в качестве технического маршрута для аккумуляторов для электромобилей с новой энергией. Можно сказать, что причина, по которой Tesla имеет такую же производительность, как и автомобили на традиционном топливе, заключается не только в технологии электродвигателя, но и в передовой аккумуляторной технологии Tesla. Так почему же Tesla выбрала аккумуляторы 18650 в качестве источника питания?
Зрелый и последовательный процесс
Прежде чем выйти на рынок транспортных средств с новой энергией, батарея 18650 широко использовалась в электронных продуктах, что делало ее самой ранней, самой зрелой и самой стабильной литий-ионной батареей. После многолетнего накопления соответствующего опыта японские производители применили передовые технологии, накопленные аккумулятором 18650 в потребительских товарах, в области автомобильных аккумуляторов. Panasonic — одна из крупнейших в мире компаний в области аккумуляторных технологий и весов. По сравнению с другими производителями у него наименьшее количество дефектов продукции и более крупный масштаб, что позволяет легко выбирать аккумуляторы с хорошей консистенцией.
Напротив, другие батареи, такие как многослойные литий-ионные батареи, далеки от зрелости, и многие продукты не могут быть унифицированы с точки зрения размера, а производственные процессы, которыми обладают производители батарей, не могут соответствовать условиям. В целом, стабильность батарей не может достигать уровня батарей 18650. Если согласованность батарей не может соответствовать требованиям, управление блоками батарей, образованными большим количеством батарей, соединенных последовательно или параллельно, не позволит каждой батарее работать лучше, и аккумуляторная ячейка 18650 может эффективно решить эту проблему.
Высокая безопасность
литий-ионные аккумуляторы 18650 обладают высокими показателями безопасности, не взрываются и не горят; Нетоксичный, не загрязняющий окружающую среду, сертифицированный товарный знак RoHS; И он имеет хорошую устойчивость к высоким температурам с эффективностью разряда 100 процентов при температуре до 65 градусов C.
Аккумуляторы 18650 обычно упаковываются в стальные корпуса, что может свести к минимуму количество несчастных случаев и повысить безопасность в экстремальных ситуациях, таких как автомобильные столкновения. Кроме того, размер каждой ячейки батареи в 18650 невелик, что позволяет контролировать энергию каждой ячейки в небольшом диапазоне. По сравнению с использованием аккумуляторных элементов большого размера, даже если один элемент аккумуляторной батареи выйдет из строя, влияние отказа может быть уменьшено.
Емкость литий-ионных аккумуляторов 18650 обычно составляет от 1200 мАч до 3600 мАч, в то время как общая емкость аккумулятора составляет всего около 800 мАч. В сочетании с литий-ионным аккумулятором 18650 емкость литий-ионного аккумулятора 18650 может превышать 5000 мАч. Его емкость в 1,5-2 раза больше, чем у никель-водородных аккумуляторов того же веса, и он имеет очень низкую скорость саморазряда. Плотность энергии аккумуляторной батареи 18650 в настоящее время может достигать уровня 250 Втч/кг, что соответствует требованиям Tesla к большому диапазону.
Низкая стоимость и высокая рентабельность
Срок службы литий-ионных аккумуляторов 18650 очень велик, срок службы при нормальном использовании превышает 500 циклов, что более чем в два раза превышает срок службы обычных аккумуляторов. Продукт 18650 имеет высокий уровень технологической зрелости, включая проектирование конструкции, технологию производства, производственное оборудование и производную модульную технологию 18650, что позволило снизить его эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание.
Аккумулятор 18650, который в настоящее время широко используется, имеет многолетнюю историю развития. Хотя его технология является относительно зрелой по сравнению с другими типами батарей, она по-прежнему сталкивается с такими проблемами, как высокое тепловыделение, сложная группировка и невозможность быстрой зарядки. В связи с этим появилось 21700 цилиндрических тройных батарей.
Аккумуляторы 21700:
Батарея 21700 представляет собой модель цилиндрической батареи, в частности: 21 относится к внешнему диаметру цилиндрической батареи, равному 21 мм; 700 относится к цилиндрической батарее высотой 70,0 мм.
Это новая модель, разработанная для удовлетворения требований электромобилей в отношении большей дальности полета и повышения эффективности использования места аккумуляторной батареи автомобиля. По сравнению с обычной цилиндрической литий-ионной батареей 18650 емкость 21700 можно увеличить более чем на 35 процентов, используя тот же материал.
Новый 21700 имеет четыре существенных преимущества:
(1) 35-процентное увеличение емкости отдельных аккумуляторов. Взяв в качестве примера батарею 21700 производства Tesla, после перехода с модели 18650 на модель 21700 емкость одной батареи может достигать 3-4. 8Ач, значительно увеличившись на 35 процентов.
(2) Плотность энергии аккумуляторной системы увеличилась примерно на 20 процентов. Согласно данным, раскрытым Tesla, плотность энергии аккумуляторной системы 18650, использовавшейся на раннем этапе, составляла около 250 Втч/кг. Позже плотность энергии аккумуляторной системы 21700, произведенной Tesla, составляла около 300 Втч/кг, а объемная плотность энергии батареи 21700 была почти на 20 процентов выше, чем у оригинальной 18650.
(3) Ожидается, что стоимость системы снизится примерно на 9 процентов. Согласно анализу информации о ценах на аккумуляторы, раскрытой Tesla, система мощных литий-ионных аккумуляторов для аккумуляторов 21700 стоит 170 долларов за Втч, а система аккумуляторов 18650 — 185 долларов за Втч. После использования аккумуляторов 21700 на модели 3 стоимость одной аккумуляторной системы может быть снижена примерно на 9 процентов.
(4) Ожидается, что вес системы уменьшится примерно на 10 процентов. Общий объем 21700 больше, чем 18650. По мере увеличения емкости отдельных ячеек плотность энергии ячеек увеличивается. Следовательно, количество аккумуляторных элементов, требуемых при той же энергии, может быть уменьшено примерно на 1/3. Это не только снижает сложность управления системой, но также уменьшает количество металлических структурных компонентов и электрических аксессуаров, используемых в аккумуляторной батарее, что еще больше снижает вес батареи. После того, как Samsung SDI перешла на новый комплект аккумуляторов 21700, было обнаружено, что система уменьшила свой вес на 10 процентов по сравнению с текущим аккумулятором.
Высокая надежность и стабильная работа батареи 18650 были сохранены, а производительность батареи 21700 значительно улучшилась по сравнению с 18650 во всех аспектах. Кроме того, по сравнению с другими моделями аккумуляторов, 21700 похож на более зрелый аккумулятор 18650 с точки зрения выбора сырья, производственного процесса и технического процесса. Поэтому большинство производственных линий 18650 и 21700 совместимы, а некоторые компании делают это более стабильно, написав статьи о производственной линии и приблизив ее к совместимости 21700 и 18650.
Погоня за высокой удельной энергией для мощных литиевых аккумуляторов стала необратимой тенденцией, и многие аккумуляторные компании обращают свое внимание на компоновку аккумуляторов 21700. Некоторые компании импортируют свои производственные линии из-за границы, но собирают их сами, поэтому они могут вкладывать меньше средств для достижения преобразования с 18650 на 21700.