Por que Tesla foi alterado para 2170? Quais são as vantagens da bateria ternária de lítio

A bateria 18650 era uma lenda de Tesla. Agora, com a produção em massa do Modelo 3, a missão histórica da bateria 18.650 está chegando ao fim. Todos os modelos Tesla podem substituir a bateria de lítio 21700. Qual é a razão por trás disso?

1. Composição e classificação?

Bateria de lítio significa que o sistema eletroquímico contém bateria de lítio, que pode ser dividida em bateria de lítio e bateria de lítio. Devido à sua natureza comercial de não conter lítio metálico e ser recarregável, a bateria de lítio pode ser dividida em aparência cilíndrica e quadrada e é composta principalmente de quatro partes: material do eletrodo positivo, material do eletrodo negativo, eletrólito e material do diafragma (este artigo é um original, especifique se é reproduzido).

Diferentes materiais anódicos e materiais anódicos usados ​​em baterias de lítio podem ser divididos em diferentes tipos de baterias. Por exemplo, os materiais anódicos comumente usados ​​incluem cobalato de lítio, manganato de lítio, níquel, fosfato de ferro-lítio e materiais ternários. Os materiais anódicos comumente usados ​​incluem materiais de carbono de grafite, materiais à base de estanho, materiais de silício e materiais à base de titânio. Entre eles, o cobalato de lítio é a maioria dos materiais anódicos para baterias de lítio.

2. Qual é a direção técnica da bateria de lítio?

É também chamado de tricobalto manganês, o que significa que três materiais de níquel, cobalto e manganês são materiais positivos, o grafite é o material positivo da bateria e seu sal de níquel, sal de cobalto e sal de manganês são matérias-primas. A proporção de níquel, cobalto e manganês pode ser ajustada de acordo com a situação real. Empresas de baterias com principais orientações técnicas, como Japão e Coréia, baterias de fosfato de ferro-lítio são baseadas em fosfato ferroso de lítio como material negativo e grafite como material negativo, que é a principal direção técnica da BYD; As baterias de titanato de lítio podem ser divididas em dois tipos. Um deles é o titanato de lítio como material catódico, enquanto o manganato de lítio e o fosfato de ferro-lítio são materiais ternários e o material catódico das baterias de lítio. Esta é a direção principal da Zhuhai Silver atualmente. O outro é titanato de lítio como cátodo e bateria de cátodo de metal de lítio ou liga de lítio (este é um produto original, partida de carro gato, especifique a transferência).

3. Quais são as vantagens da bateria ternária de lítio?

A maior vantagem da bateria ternária de lítio reside na sua alta densidade de armazenamento de energia, geralmente acima de 200WH/kg, e relacionada aos 90-120Wh/kg de fosfato de ferro-lítio, que é mais adequada à demanda do mercado de automóveis de passageiros por quilometragem . A temperatura de decomposição dos materiais ternários da bateria de lítio é de cerca de 200 ℃, o que liberará moléculas de oxigênio. No caso de altas temperaturas e combustão rápida, baterias eletrolíticas e riscos de combustão espontânea e explosão, os requisitos de gerenciamento das baterias são muito elevados. (OVP) deve ser composto por proteção contra sobrecarga, proteção contra descarga (UVP), proteção contra superaquecimento (OTP) e proteção contra sobrecorrente (OCP). Portanto, as baterias ternárias de lítio são utilizadas por veículos elétricos puros no mercado chinês em até 76%. No entanto, o número de ônibus elétricos é de apenas 27,6%, enquanto o fosfato de ferro-lítio é de 64,9%.

4. Por que Tesla mudou para 2170?

As baterias número 18650 e 2170 usadas pela Tesla são baterias ternárias de copolímero de lítio. 18650 é uma bateria cilíndrica com diâmetro de 18 mm e comprimento de 65 mm, e 2170 é uma bateria cilíndrica com diâmetro de 21 mm e comprimento de 70 mm. Como é impossível melhorar a densidade de energia e reduzir o custo da bateria através do controle do processo e da matéria-prima, a bateria 2170 com maior volume torna-se uma escolha inevitável. Espera-se que o modelo e o ModelX sejam substituídos após o primeiro uso do Model3.

Musk afirma que a bateria em 2170 é a bateria com maior densidade de energia e a bateria mais barata do mundo, com uma densidade de energia de até 300 WH/kg, o que está relacionado a 233 WH/kg em 18650. A densidade de energia aumentou quase 20 %, mas o custo do seu sistema de bateria é de 155 dólares/WH, o que está relacionado a 171/18650 WH, o que é uma redução limitada. Embora ainda haja um longo caminho a percorrer antes que Musk atinja a meta de US$ 100 por watt-hora, ainda é um passo em frente. O próximo passo deve ser inovar em novos materiais de bateria para reduzir custos. A bateria ternária de lítio é um tipo de bateria de lítio composta de terpolímero de lítio, níquel, cobalto e óxido de manganês (Li (NiCoMn) O2). O produto precursor do material catódico composto ternário utiliza sal de níquel, sal de cobalto e sal de manganês como matéria-prima, e a proporção de níquel, cobalto e manganês pode ser ajustada de acordo com a situação real.

Segurança é a principal prioridade

As características da bateria ternária de lítio são alta densidade de energia e alta tensão, de modo que a bateria com o mesmo peso tem maior capacidade e o carro pode ir mais longe e mais rápido. No entanto, a sua fraqueza reside na sua fraca estabilidade. Se houver um curto-circuito interno ou a substância positiva encontrar água, haverá chamas abertas. Portanto, uma camada de aço é geralmente usada para proteção. A bateria da Tesla é composta por cerca de 7.000 baterias 18.650. Embora a Tesla forneça proteção total para a bateria, ainda existe risco de incêndio em acidentes de colisão extremos.

Isso ocorre porque esses dois materiais se decompõem quando atingem uma determinada temperatura. O ternário de lítio é cerca de 200 ℃ mais baixo e o fosfato de ferro-lítio é cerca de 800 ℃ mais baixo. A reação química do material ternário de lítio é mais intensa, o que liberará moléculas de oxigênio, e o eletrólito queimará rapidamente em alta temperatura, levando a uma reação em cadeia. Resumindo, o ternário de lítio é mais fácil de inflamar do que o fosfato de ferro-lítio. Vale ressaltar que estamos falando de materiais e não de baterias prontas.

A bateria de fosfato de ferro-lítio é muito mais estável. Mesmo se o painel estiver quebrado, o curto-circuito não explodirá e queimará, e a bateria não pegará fogo sob a alta temperatura de 350 ℃ (três baterias de lítio não podem ser transportadas a 180-250 ℃). Portanto, em termos de desempenho de segurança, a bateria de fosfato de ferro-lítio é melhor.

Como os materiais ternários de lítio apresentam riscos potenciais à segurança, os fabricantes também estão tentando prevenir acidentes. De acordo com as características de pirólise dos materiais ternários de lítio, os fabricantes atribuirão grande importância à proteção contra sobrecarga (OVP), proteção contra descarga excessiva (UVP), proteção contra superaquecimento (OTP) e proteção contra sobrecorrente (OCP). A Tesla está confiante na segurança porque possui um sistema de gerenciamento de bateria que pode gerenciar melhor suas baterias de lítio mais ativas. É claro que, à medida que mais e mais empresas de baterias, empresas automobilísticas e empresas profissionais de gerenciamento de baterias continuam a se desenvolver neste campo, mais e mais empresas também podem alcançar um excelente gerenciamento de baterias, o que melhorará muito a segurança.