ทำไม Tesla ถึงเปลี่ยนเป็น 2170? ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคืออะไร

แบตเตอรี่ 18650 คือตำนานของเทสลา ขณะนี้ ด้วยการผลิตจำนวนมากของรุ่น 3 ภารกิจทางประวัติศาสตร์ของแบตเตอรี่ 18650 กำลังจะสิ้นสุดลง Tesla ทุกรุ่นอาจเปลี่ยนแบตเตอรี่ลิเธียม 21700 ได้ เหตุผลเบื้องหลังสิ่งนี้คืออะไร?

1. องค์ประกอบและการจำแนกประเภท?

แบตเตอรี่ลิเธียมหมายถึงระบบไฟฟ้าเคมีประกอบด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมและแบตเตอรี่ลิเธียม เนื่องจากลักษณะทางการค้าที่ไม่มีลิเธียมโลหะและสามารถชาร์จใหม่ได้ แบตเตอรี่ลิเธียมจึงสามารถแบ่งออกเป็นรูปทรงกระบอกและสี่เหลี่ยม และส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ส่วน: วัสดุอิเล็กโทรดบวก, วัสดุอิเล็กโทรดลบ, อิเล็กโทรไลต์และวัสดุไดอะแฟรม (บทความนี้ เป็นต้นฉบับ โปรดระบุว่ามีการทำซ้ำหรือไม่)

วัสดุแอโนดและวัสดุแอโนดที่แตกต่างกันที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น วัสดุแอโนดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ลิเธียมโคบาเลต ลิเธียมแมงกาเนต นิกเกิล ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต และวัสดุแบบไตรภาค วัสดุแอโนดที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วัสดุกราไฟท์คาร์บอน วัสดุที่มีดีบุก วัสดุซิลิกอน และวัสดุที่มีไทเทเนียม ในหมู่พวกเขาลิเธียมโคบาเลตเป็นวัสดุแอโนดส่วนใหญ่สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม

2. ทิศทางทางเทคนิคของแบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร?

เรียกอีกอย่างว่าไตรโคบอลต์แมงกานีส ซึ่งหมายความว่าวัสดุสามชนิดคือนิกเกิล โคบอลต์ และแมงกานีสเป็นวัสดุที่เป็นบวก กราไฟท์เป็นวัสดุที่เป็นบวกของแบตเตอรี่ และเกลือนิกเกิล เกลือโคบอลต์ และเกลือแมงกานีสเป็นวัตถุดิบ สัดส่วนของนิกเกิล โคบอลต์ และแมงกานีสสามารถปรับได้ตามสถานการณ์จริง บริษัทแบตเตอรี่ที่มีทิศทางทางเทคนิคหลัก เช่น ญี่ปุ่นและเกาหลี แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตใช้ลิเธียมเฟอร์รัสฟอสเฟตเป็นวัสดุเชิงลบ และกราไฟท์เป็นวัสดุเชิงลบ ซึ่งเป็นทิศทางทางเทคนิคหลักของ BYD แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท หนึ่งคือลิเธียมไททาเนตเป็นวัสดุแคโทด ในขณะที่ลิเธียมแมงกาเนตและลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นวัสดุแบบไตรภาคและเป็นวัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียม นี่คือทิศทางหลักของ Zhuhai Silver ในปัจจุบัน อีกอันคือลิเธียมไททาเนตเป็นแคโทดและแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะหรือโลหะผสมลิเธียมแคโทดลิเธียม (นี่คือผลิตภัณฑ์ดั้งเดิมสตาร์ทเตอร์รถแมวโปรดระบุการโอน)

3. ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคืออะไร?

ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคือความหนาแน่นในการกักเก็บพลังงานสูง โดยปกติจะสูงกว่า 200WH/กก. และเกี่ยวข้องกับลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่ 90-120Wh/กก. ซึ่งเหมาะสมกว่าสำหรับความต้องการของตลาดรถยนต์นั่งส่วนบุคคลสำหรับระยะทาง . อุณหภูมิการสลายตัวของวัสดุแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคือประมาณ 200 ℃ ซึ่งจะปล่อยโมเลกุลออกซิเจน ในกรณีที่อุณหภูมิสูงและการเผาไหม้อย่างรวดเร็ว แบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์ และอันตรายจากการเผาไหม้และการระเบิดที่เกิดขึ้นเอง ข้อกำหนดการจัดการสำหรับแบตเตอรี่จะสูงมาก (OVP) ควรประกอบด้วยการป้องกันการชาร์จไฟเกิน การป้องกันการคายประจุ (UVP) การป้องกันอุณหภูมิเกิน (OTP) และการป้องกันกระแสเกิน (OCP) ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคจึงถูกใช้โดยรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ในตลาดจีนมากถึง 76% อย่างไรก็ตาม จำนวนรถโดยสารไฟฟ้ามีเพียง 27.6% ในขณะที่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตอยู่ที่ 64.9%

4. ทำไม Tesla ถึงเปลี่ยนเป็น 2170?

แบตเตอรี่หมายเลข 18650 และ 2170 ที่ Tesla ใช้นั้นเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมโคโพลีเมอร์แบบไตรภาค 18650 เป็นแบตเตอรี่ทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 มม. และยาว 65 มม. และ 2170 เป็นแบตเตอรี่ทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 21 มม. และยาว 70 มม. เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานและลดต้นทุนแบตเตอรี่ผ่านการควบคุมกระบวนการและวัตถุดิบ แบตเตอรี่ 2170 ที่มีปริมาตรมากขึ้นจึงกลายเป็นตัวเลือกที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ คาดว่าจะเปลี่ยนโมเดลและ ModelX หลังจากใช้งาน Model3 ครั้งแรก

มัสก์อ้างว่าแบตเตอรี่ในปี 2170 เป็นแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงที่สุดและเป็นแบตเตอรี่ที่ถูกที่สุดในโลก โดยมีความหนาแน่นของพลังงานสูงถึง 300 WH/kg ซึ่งสัมพันธ์กับ 233 WH/kg ในปี 18650 ความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นเกือบ 20 % แต่ราคาของระบบแบตเตอรี่อยู่ที่ 155 ดอลลาร์/WH ซึ่งสัมพันธ์กับ 171/18650 WH ซึ่งเป็นการลดราคาแบบจำกัด แม้ว่ายังมีหนทางอีกยาวไกลก่อนที่ Musk จะบรรลุเป้าหมายที่ 100 เหรียญสหรัฐฯ ต่อวัตต์ชั่วโมง แต่ก็ยังคงก้าวไปข้างหน้า ขั้นต่อไปควรเป็นนวัตกรรมวัสดุแบตเตอรี่ใหม่เพื่อลดต้นทุน แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยเทอร์โพลีเมอร์ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกานีสออกไซด์ (Li (NiCoMn) O2) ผลิตภัณฑ์สารตั้งต้นของวัสดุแคโทดคอมโพสิตแบบไตรภาคใช้เกลือนิกเกิล เกลือโคบอลต์ และเกลือแมงกานีสเป็นวัตถุดิบ และสัดส่วนของนิกเกิล โคบอลต์ และแมงกานีสสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามสถานการณ์จริง

ความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุด

ลักษณะของแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคคือความหนาแน่นพลังงานสูงและไฟฟ้าแรงสูง ดังนั้นชุดแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักเท่ากันจึงมีความจุมากกว่า และรถสามารถไปได้ไกลและเร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม จุดอ่อนของมันอยู่ที่ความเสถียรที่ไม่ดี หากมีไฟฟ้าลัดวงจรภายในหรือสารบวกโดนน้ำจะเกิดเปลวไฟเปิด ดังนั้นโดยทั่วไปจึงมีการใช้ชั้นเปลือกเหล็กเพื่อการป้องกัน ชุดแบตเตอรี่ของ Tesla ประกอบด้วยแบตเตอรี่ประมาณ 7000 18650 แม้ว่า Tesla จะให้การป้องกันรอบด้านสำหรับชุดแบตเตอรี่ แต่ก็ยังมีอันตรายจากไฟไหม้จากอุบัติเหตุการชนกันอย่างรุนแรง

เนื่องจากวัสดุทั้งสองนี้จะสลายตัวเมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนด ลิเธียมไตรภาคมีค่าต่ำกว่าประมาณ 200 ℃ และลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีค่าต่ำกว่าประมาณ 800 ℃ ปฏิกิริยาทางเคมีของวัสดุลิเธียมแบบไตรภาคมีความเข้มข้นมากขึ้น ซึ่งจะปล่อยโมเลกุลออกซิเจน และอิเล็กโทรไลต์จะเผาไหม้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง นำไปสู่ปฏิกิริยาลูกโซ่ กล่าวโดยสรุป ลิเธียมแบบไตรภาคนั้นติดไฟได้ง่ายกว่าลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เป็นที่น่าสังเกตว่าเรากำลังพูดถึงวัสดุไม่ใช่แบตเตอรี่สำเร็จรูป

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีเสถียรภาพมากขึ้น แม้ว่าแผงจะพังก็ตาม ไฟฟ้าลัดวงจรจะไม่ระเบิดและไหม้ และแบตเตอรี่จะไม่ติดไฟภายใต้อุณหภูมิสูง 350 ℃ (ไม่สามารถพกพาแบตเตอรี่ลิเธียมสามก้อนที่ 180-250 ℃) ดังนั้นในแง่ของประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจึงดีกว่า

เนื่องจากวัสดุลิเธียมแบบไตรภาคมีอันตรายด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น ผู้ผลิตจึงพยายามป้องกันอุบัติเหตุด้วย ตามคุณลักษณะไพโรไลซิสของวัสดุลิเธียมแบบไตรภาค ผู้ผลิตจะให้ความสำคัญกับการป้องกันการชาร์จไฟเกิน (OVP) การป้องกันการปล่อยกระแสไฟเกิน (UVP) การป้องกันอุณหภูมิเกิน (OTP) และการป้องกันกระแสไฟเกิน (OCP) Tesla มั่นใจในความปลอดภัยเนื่องจากมีระบบจัดการแบตเตอรี่ที่สามารถจัดการแบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้งานได้ดียิ่งขึ้น แน่นอนว่า เนื่องจากบริษัทแบตเตอรี่ บริษัทรถยนต์ และบริษัทการจัดการแบตเตอรี่ระดับมืออาชีพยังคงพัฒนาในด้านนี้มากขึ้นเรื่อยๆ บริษัทต่างๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ก็สามารถบรรลุการจัดการแบตเตอรี่ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งจะปรับปรุงความปลอดภัยได้อย่างมาก