Поголем капацитет, поголема моќност, помала големина, помала тежина, полесно масовно производство и употребата на поевтини компоненти се предизвици во дизајнирањето на батериите за електрични возила. постигнатиот киловат-час (kWh) треба да обезбеди максимален опсег, но со разумна цена за производство. Како резултат на тоа, често ќе видите описи на батериите кои ги наведуваат трошоците за производство, заедно со бројки, кои се движат од 240 до 280 долари/kWh за време на производството, на пример.
О, и да не заборавиме на безбедноста. Запомнете го фијаското на Samsung Galaxy Note 7 пред неколку години, и еквивалент на батеријата на EV на пожари на возила и еквивалент на чернобил. пакет за да спречи една ќелија да запали друга, друга, итн., ја зголемуваат сложеноста на развојот на батериите за електрични возила. Меѓу нив, дури и Тесла има проблеми.
Додека пакетот батерии за ЕВ се состои од три главни делови: ќелии за батерии, систем за управување со батерии и некој вид кутија или контејнер што ги држи заедно, засега, само ќе ги разгледаме батериите и како тие еволуирале со Тесла. но сепак проблем за Тојота.
Цилиндричната батерија 18650 е литиум-јонска батерија со дијаметар од 18 мм, должина од 65 мм и тежина од приближно 47 грама. При номинален напон од 3,7 волти, секоја батерија може да се полни до 4,2 волти и да се празне на ниско ниво како 2,5 волти, складирајќи до 3500 mAh по ќелија.
Слично како електролитски кондензатори, батериите на електричните возила на Tesla се состојат од долги листови од анода и катода, одделени со изолационен материјал, навиени и цврсто спакувани во цилиндри за да заштедат простор и да складираат што е можно повеќе енергија. Овие катоди (негативно наполнети) анодните (позитивно наполнети) листови имаат секоја картичка за поврзување на слични полнења помеѓу ќелиите, што резултира со моќна батерија - ако сакате, тие се собираат до една.
Исто како кондензаторот, го зголемува својот капацитет со намалување на растојанието помеѓу анодните и катодните листови, менувањето на диелектрикот (горенаведениот изолационен материјал помеѓу листовите) на оној со поголема пропустливост и зголемување на површината на анодата и катодата. Следниот чекор во (моќната) батерија на Tesla EV е 2170, која има малку поголем цилиндар од 18650, со димензии 21 mm x 70 mm и тежина од околу 68 грама. При номинален напон од 3,7 волти, секоја батерија може да се полни до 4,2 мм. волти и празнење до 2,5 волти, складирајќи до 4800 mAh по ќелија.
Сепак, постои компромис, кој главно се однесува на отпорот и топлината наспроти потребата од малку поголема тегла. Во случајот со 2170, зголемувањето на големината на анодна/катодна плоча резултира со подолг пат на полнење, што значи поголем отпор, а со тоа и повеќе енергија што бега од батеријата како топлина и го попречува барањето за брзо полнење.
За да создадат батерија од следната генерација со поголема моќност (но без зголемен отпор), инженерите на Tesla дизајнираа значително поголема батерија со таканаречен дизајн „табели“ што ја скратува електричната патека и на тој начин ја намалува количината на топлина што се создава од отпорот. Голем дел од ова може да се припише на тоа кои можеби се најдобрите истражувачи на батерии во светот.
Батеријата 4680 е дизајнирана во форма на спирала со плочки за поедноставно производство, со големина на пакување од 46 mm во дијаметар и 80 mm во должина. Тежината не е достапна, но другите карактеристики на напонот се пријавени дека се слични или идентични;сепак, секоја ќелија е оценета со околу 9000 mAh, што е она што ги прави новите батерии со рамен панел на Tesla толку добри. Исто така, нејзината брзина на полнење е сè уште добра за брза побарувачка.
Иако се чини дека зголемувањето на големината на секоја ќелија наместо да се намалува, оди во спротивност со барањата за дизајн на батеријата, подобрувањата во капацитетот на енергија и топлинската контрола на 4680 во споредба со 18650 и 2170 резултираа со значително помалку ќелии во споредба со користењето на батеријата 18650 и 2170 -Поранешните модели на Tesla со напојување имаат повеќе енергија по пакет батерии со иста големина.
Од нумеричка гледна точка, ова значи дека се потребни само околу 960 „4680“ ќелии за да се пополни истиот простор како и 4.416 „2170″ ќелии, но со дополнителни придобивки како што се пониски трошоци за производство по kWh и користење 4680 Пакетот батерии значително ја зголемува моќноста.
Како што споменавме, 4680 се очекува да нуди 5 пати повеќе складирање на енергија и 6 пати поголема моќност во споредба со батеријата 2170, што значи очекувано зголемување на возењето од 82 kWh на 95 kWh кај поновите Teslas Километражата се зголемува до 16%.
Запомнете, ова се само основите на батериите на Tesla, има повеќе зад технологијата. Но, ова е добар почеток за идна статија, бидејќи ќе научиме како да управуваме со користењето на енергија од батериите, како и да ги контролираме безбедносните проблеми околу генерирање топлина, загуба на енергија и... се разбира... ризик од палење на батериите на ЕВ.
Ако ви се допаѓа All-Things-Tesla, еве ја вашата шанса да купите Hot Wheels RC верзија на Tesla Cybertruck.
Тимоти Бојер е известувач на Tesla и EV за Torque News во Синсинати. Искусен во рана реставрација на автомобили, тој редовно ги реставрира постарите возила и ги менува моторите за да ги подобри перформансите. Следете го Тим на Twitter @TimBoyerWrites за дневните вести за Tesla и EV.
Време на објавување: 21-2-2022 година