Lielāka ietilpība, lielāka jauda, mazāks izmērs, vieglāks svars, vienkāršāka masveida ražošana un lētāku komponentu izmantošana ir izaicinājumi EV akumulatoru projektēšanā. Citiem vārdiem sakot, tas ir atkarīgs no izmaksām un veiktspējas. Uztveriet to kā līdzsvarošanas aktu, kurā sasniegtajai kilovatstundai (kWh) ir jānodrošina maksimālais diapazons, taču par saprātīgām ražošanas izmaksām. Rezultātā jūs bieži redzēsit akumulatoru komplektu aprakstus, kuros norādītas to ražošanas izmaksas, kā arī skaitļi, kas svārstās no 240 līdz 280 USD/kWh. piemēram, ražošanas laikā.
Ak, un neaizmirsīsim par drošību.Atcerieties Samsung Galaxy Note 7 fiasko pirms dažiem gadiem un EV akumulatora ekvivalentu transportlīdzekļu ugunsgrēkiem un Černobiļas līdzvērtīgu sabrukšanu.Bēgoša ķēdes reakcijas katastrofas scenārijā, atstatums un siltuma kontrole starp akumulatora elementiem iesaiņojums, lai nepieļautu, ka viena šūna aizdegas citu, cita utt., palielina EV akumulatoru izstrādes sarežģītību. To vidū pat Tesla ir problēmas.
Lai gan EV akumulatoru komplekts sastāv no trim galvenajām daļām: akumulatoru elementiem, akumulatoru pārvaldības sistēmas un sava veida kastes vai konteinera, kas tos satur kopā, pagaidām mēs apskatīsim tikai akumulatorus un to, kā tie ir attīstījušies kopā ar Tesla. bet joprojām ir problēma Toyota.
Cilindriskais 18650 akumulators ir litija jonu akumulators ar diametru 18 mm, garumu 65 mm un svaru aptuveni 47 gramus. Pie nominālā sprieguma 3,7 volti katrs akumulators var uzlādēt līdz 4,2 voltiem un izlādēties tik zemā līmenī. kā 2,5 volti, uzglabājot līdz 3500 mAh uz vienu šūnu.
Līdzīgi kā elektrolītiskie kondensatori, Tesla elektrisko transportlīdzekļu akumulatori sastāv no garām anoda un katoda loksnēm, kas atdalītas ar lādiņu izolācijas materiālu, sarullētas un cieši iepakotas cilindros, lai ietaupītu vietu un uzglabātu pēc iespējas vairāk enerģijas. Šie katodi (negatīvi uzlādēti) un Anoda (pozitīvi uzlādētas) loksnēs katrā ir cilnes līdzīgu lādiņu savienošanai starp elementiem, kā rezultātā tiek iegūts jaudīgs akumulators — ja vēlaties, tās kopā veido vienu.
Tāpat kā kondensators, tas palielina kapacitāti, samazinot atstarpi starp anoda un katoda loksnēm, mainot dielektriķi (iepriekš minēto izolācijas materiālu starp loksnēm) uz tādu ar lielāku caurlaidību un palielinot anoda un katoda laukumu. Nākamais solis (jaudas) Tesla EV akumulatorā ir 2170, kura cilindrs ir nedaudz lielāks nekā 18650, kura izmēri ir 21 mm x 70 mm un svars ir aptuveni 68 grami. Ar 3,7 voltu nominālo spriegumu katrs akumulators var uzlādēt līdz 4,2 voltiem. volti un izlāde līdz 2,5 voltiem, uzglabājot līdz 4800 mAh uz vienu šūnu.
Tomēr pastāv kompromiss, kas galvenokārt attiecas uz pretestību un karstumu, salīdzinot ar nepieciešamību pēc nedaudz lielākas burkas. 2170 gadījumā anoda/katoda plāksnes izmēra palielināšanās rada garāku uzlādes ceļu, kas nozīmē lielāku pretestību, tādējādi lielāku. enerģija, kas izplūst no akumulatora siltuma veidā un traucē ātrās uzlādes prasību.
Lai izveidotu nākamās paaudzes akumulatoru ar lielāku jaudu (bet bez paaugstinātas pretestības), Tesla inženieri izstrādāja ievērojami lielāku akumulatoru ar tā saukto “tabulu” dizainu, kas saīsina elektrisko ceļu un tādējādi samazina pretestības radītā siltuma daudzumu. Lielu daļu no tā var attiecināt uz to, kas var būt labākie akumulatoru pētnieki pasaulē.
4680 akumulators ir izstrādāts spirālveida formā vienkāršākai ražošanai, iepakojuma izmērs ir 46 mm diametrā un 80 mm garumā. Svars nav pieejams, taču tiek ziņots, ka citi sprieguma raksturlielumi ir līdzīgi vai identiski; tomēr katras šūnas jauda ir aptuveni 9000 mAh, kas padara jaunos Tesla plakanā paneļa akumulatorus tik labi. Arī tā uzlādes ātrums joprojām ir labs ātram pieprasījumam.
Lai gan var šķist, ka katras šūnas izmēra palielināšana, nevis samazināšana ir pretrunā ar akumulatora konstrukcijas prasībām, 4680 jaudas jaudas un termiskās kontroles uzlabojumi salīdzinājumā ar 18650 un 2170 izraisīja ievērojami mazāk elementu, salīdzinot ar 18650 un 2170 akumulatoru izmantošanu. -Agrākiem Tesla modeļiem, kas darbināmi, ir vairāk jaudas vienam tāda paša izmēra akumulatora blokam.
No skaitliskā viedokļa tas nozīmē, ka ir nepieciešami tikai aptuveni 960 “4680” elementi, lai aizpildītu to pašu vietu kā 4416 “2170” elementi, taču ar papildu priekšrocībām, piemēram, zemākām ražošanas izmaksām par kWh un 4680 bateriju izmantošanu. Akumulators ievērojami palielina jaudu.
Kā minēts, sagaidāms, ka 4680 piedāvās 5 reizes lielāku enerģijas uzglabāšanu un 6 reizes lielāku jaudu salīdzinājumā ar 2170 akumulatoru, kas nozīmē sagaidāmo braukšanas pieaugumu no 82 kWh līdz 95 kWh jaunākās Teslas nobraukumos, palielinoties līdz pat 16%.
Atcerieties, ka šie ir tikai Tesla akumulatoru pamati, tehnoloģija slēpjas vairāk. Taču šis ir labs sākums nākamajam rakstam, jo mēs uzzināsim, kā pārvaldīt akumulatora bloka jaudas patēriņu, kā arī kontrolēt drošības problēmas apkārtnē. siltuma ģenerēšana, jaudas zudumi un… protams… EV akumulatoru aizdegšanās risks.
Ja jums patīk All-Things-Tesla, šeit ir jūsu iespēja iegādāties Tesla Cybertruck Hot Wheels RC versiju.
Timotijs Boiers ir Tesla un EV reportieris Torque News Sinsinati. Viņam ir pieredze agrīnā automašīnu restaurācijā, viņš regulāri atjauno vecākus transportlīdzekļus un pārveido dzinējus, lai uzlabotu veiktspēju. Sekojiet Timam pakalpojumā Twitter @TimBoyerWrites, lai uzzinātu ikdienas Tesla un EV ziņas.
Izlikšanas laiks: 21. februāris 2022