Nagyobb kapacitás, nagyobb teljesítmény, kisebb méret, könnyebb súly, könnyebb tömeggyártás és olcsóbb alkatrészek használata kihívást jelentenek az elektromos járművek akkumulátorainak tervezése során. Más szóval, ez a költségeken és a teljesítményen múlik. Tekintsd úgy, mint egy kiegyensúlyozó tevékenységet, ahol az elért kilowattórának (kWh) a maximális hatótávolságot kell biztosítania, de ésszerű gyártási költséggel. Ennek eredményeként gyakran látni fogja az akkumulátorcsomagok leírását, amelyek felsorolják a gyártási költségeiket, valamint számokat, amelyek 240 és 280 dollár/kWh között mozognak. például a gyártás során.
Ja, és ne feledkezzünk meg a biztonságról. Emlékezzen a néhány évvel ezelőtti Samsung Galaxy Note 7 kudarcra, valamint az elektromos járművek akkumulátorának megfelelő járműtüzekre és a csernobili egyenértékű olvadásra. Egy elszabadult láncreakciós katasztrófa forgatókönyvében az akkumulátor cellái közötti távolság és hőszabályozás. csomag, amely megakadályozza, hogy egyik cella meggyulladjon a másikkal, egy másik stb., tovább bonyolítja az elektromos járművek akkumulátorának fejlesztését. Ezek közül még a Teslának is vannak problémái.
Míg az elektromos járművek akkumulátorcsomagja három fő részből áll: akkumulátorcellákból, akkumulátorkezelő rendszerből és valamilyen dobozból vagy konténerből, amely összetartja őket, egyelőre csak az akkumulátorokat nézzük meg, és azt, hogy hogyan fejlődtek a Teslával. de továbbra is probléma a Toyota.
A hengeres 18650-es akkumulátor egy lítium-ion akkumulátor, amelynek átmérője 18 mm, hossza 65 mm és tömege körülbelül 47 gramm. 3,7 voltos névleges feszültség mellett minden akkumulátor 4,2 V-ig tölthető, és alacsonyan kisülhet. 2,5 volt, cellánként akár 3500 mAh-t is képes tárolni.
Az elektrolitkondenzátorokhoz hasonlóan a Tesla elektromos járművek akkumulátorai is hosszú anód- és katódlemezekből állnak, amelyeket töltésszigetelő anyag választ el, feltekerve és szorosan hengerekbe csomagolva a helytakarékosság és a lehető legtöbb energia tárolása érdekében. Az anódos (pozitív töltésű) lapok mindegyike füllel rendelkezik a hasonló töltések csatlakoztatására a cellák között, ami nagy teljesítményű akkumulátort eredményez – ha úgy tetszik, egyet tesznek ki.
Csakúgy, mint egy kondenzátor, növeli a kapacitását az anód és a katód lapok közötti távolság csökkentésével, a dielektrikum (a lemezek közötti fenti szigetelőanyag) nagyobb áteresztőképességűre cseréjével, valamint az anód és a katód területének növelésével. A (teljesítmény) Tesla EV akkumulátor következő lépése a 2170, amelynek hengere valamivel nagyobb, mint az 18650-nek, mérete 21 mm x 70 mm, tömege pedig körülbelül 68 gramm. 3,7 V névleges feszültség mellett minden akkumulátor akár 4,2 volt, és a kisülés akár 2,5 volt, cellánként akár 4800 mAh tárolására alkalmas.
Van azonban egy kompromisszum, amely leginkább az ellenállásról és a hőről szól, szemben a valamivel nagyobb tégely szükségességével. A 2170-es esetében az anód/katódlemez méretének növekedése hosszabb töltési utat eredményez, ami nagyobb ellenállást, így nagyobb ellenállást jelent. az akkumulátorból hőként távozó energia, amely megzavarja a gyorstöltési igényt.
A nagyobb teljesítményű (de megnövekedett ellenállás nélküli) következő generációs akkumulátor létrehozásához a Tesla mérnökei egy lényegesen nagyobb akkumulátort terveztek úgynevezett „táblás” kialakítással, amely lerövidíti az elektromos utat, és így csökkenti az ellenállás által termelt hőmennyiséget. Ennek nagy része annak tudható be, hogy kik lehetnek a világ legjobb akkumulátorkutatói.
A 4680-as akkumulátort csempézett spirál alakúra tervezték az egyszerűbb gyártás érdekében, a csomagolás mérete 46 mm átmérőjű és 80 mm hosszú. A tömeg nem áll rendelkezésre, de a jelentések szerint más feszültségjellemzők hasonlóak vagy azonosak; azonban mindegyik cella 9000 mAh körüli névleges teljesítményű, ami miatt az új Tesla lapospaneles akkumulátorok olyan jók. A töltési sebességük még mindig jó a gyors kereslethez.
Bár az egyes cellák méretének növelése a zsugorodás helyett ellentétesnek tűnhet az akkumulátor tervezési követelményeivel, a 4680 teljesítményének és hőszabályozásának javulása az 18650-hez és a 2170-hez képest lényegesen kevesebb cellát eredményezett az 18650-es és 2170-es akkumulátorokhoz képest. -Az árammal működő korábbi Tesla modellek azonos méretű akkumulátoronként több energiával rendelkeznek.
Számszerű szempontból ez azt jelenti, hogy csak körülbelül 960 „4680”-as cellára van szükség ugyanannak a helynek a kitöltéséhez, mint 4416 „2170”-es cellának, de további előnyökkel jár, mint például az alacsonyabb kWh-nkénti termelési költségek és a 4680-as fogyasztás. Az akkumulátorcsomag jelentősen növeli a teljesítményt.
Mint már említettük, a 4680-as várhatóan 5-szörös energiatárolót és 6-szor nagyobb teljesítményt kínál a 2170-es akkumulátorhoz képest, ami azt jelenti, hogy az újabb Teslas futásteljesítménye 82 kWh-ról 95 kWh-ra várhatóan 16%-kal nő.
Ne feledje, ez csak a Tesla akkumulátorok alapjai, a technológia mögött több is van. De ez egy jó kezdet egy jövőbeli cikkhez, mivel megtanuljuk, hogyan kezeljük az akkumulátorcsomag energiafelhasználását, valamint hogyan kezeljük a biztonsági problémákat hőtermelés, energiaveszteség és… természetesen… az elektromos járművek akkumulátorának kigyulladásának veszélye.
Ha szereted az All-Things-Teslát, itt a lehetőség, hogy megvásárold a Tesla Cybertruck Hot Wheels RC változatát.
Timothy Boyer a cincinnati Torque News Tesla és elektromos riportere. Az autók korai helyreállításában jártas, rendszeresen felújítja a régebbi járműveket, és módosítja a motorokat a teljesítmény javítása érdekében.Kövesse Tim-et a Twitteren: @TimBoyerWrites a napi Teslával és elektromos járművekkel kapcsolatos hírekért.
Feladás időpontja: 2022.02.21