S brzim razvojem novih energetskih vozila posljednjih godina, litijum-jonske baterije su također postale popularne. Snažne litijumske baterije oduvijek su bile važno polje novih energetskih vozila, a ko bude savladao litijumske baterije, ovladat će novim energetskim vozilima. Među moćnim litijumskim baterijama, najupečatljivija je litijum-jonska baterija.
Gustoća energije litijum jonske baterije je veoma visoka, njen kapacitet je 1,5~2 puta veći od kapaciteta NiMH baterije iste težine, i ima veoma nisku stopu samopražnjenja. Osim toga, litijum-jonske baterije nemaju gotovo nikakav memorijski efekat i toksične tvari. Ove prednosti litijum-jonskih baterija čine ih širokom upotrebom u oblasti novih energetskih vozila.
Danas široko rasprostranjene cilindrične litijum-jonske baterije uključuju 18650 baterija i 21700 baterija.
18650 Baterija:
18650 baterije su se prvobitno odnosile na nikl-vodonik baterije i litijum-jonske baterije, ali pošto se nikl-vodonik baterije sada manje koriste, sada se više odnose na litijum-jonske baterije. 18650 je standardni model litijum-jonske baterije koju je uspostavila japanska kompanija SONY, predak litijum-jonskih baterija, kako bi se uštedeli troškovi. Među njima, 18 predstavlja prečnik od 18 mm, 65 predstavlja dužinu od 65 mm, a 0 predstavlja cilindričnu bateriju. Uobičajene 18650 baterije uključuju ternarne litijum-jonske baterije i litijum-gvozdene fosfatne baterije.
Kada je riječ o baterijama od 18650, potrebno je spomenuti Teslu. Tokom razvoja baterija za električna vozila, Tesla je testirao mnoge vrste baterija, ali se na kraju fokusirao na baterije od 18650, koristeći 18650 ćelija kao tehnički put za nove baterije za električna vozila. Može se reći da razlog zašto Tesla ima iste performanse kao vozila na tradicionalno gorivo nije samo zahvaljujući tehnologiji elektromotora, već i zahvaljujući Teslinoj naprednoj tehnologiji baterija. Pa zašto je Tesla izabrao 18650 baterije kao izvor napajanja?
Zreo i dosljedan proces
Prije ulaska u polje novih energetskih vozila, baterija 18650 bila je naširoko korištena u elektroničkim proizvodima, što ju je činilo najranijim, najzrelijim i najstabilnijim litijum-jonskim akumulatorom. Nakon godina akumulacije relevantnog iskustva, japanski proizvođači su primijenili naprednu tehnologiju akumuliranu baterijom 18650 u potrošačkim proizvodima na polju automobilskih baterija. Panasonic je jedna od najvećih svjetskih kompanija u tehnologiji i veličini baterija. U poređenju sa drugim proizvođačima, ima najmanje nedostataka na proizvodu i veći je razmjer, što olakšava odabir baterija dobre konzistencije.
Nasuprot tome, druge baterije, poput naslaganih litijum-jonskih baterija, daleko su od dovoljno zrelih, i mnogi proizvodi se ne mogu ujednačiti u smislu veličine, a proizvodni procesi koje posjeduju proizvođači baterija ne mogu ispuniti uvjete. Sve u svemu, konzistencija baterija ne može dostići nivo od 18650 baterija. Ako konzistencija baterija ne može zadovoljiti zahtjeve, upravljanje baterijskim paketima formiranim od velikog broja baterija u seriji ili paralelno neće omogućiti da svaka baterija radi bolje, a baterija 18650 može efikasno riješiti ovaj problem.
Visoke sigurnosne performanse
18650 litijum-jonske baterije imaju visoke sigurnosne performanse, ne eksplodiraju ili izgore; Netoksičan, bez zagađenja, RoHS zaštitni znak sertifikovan; I ima dobru otpornost na visoke temperature, sa efikasnošću pražnjenja od 100 posto ispod 65 stepeni C.
18650 baterije su općenito pakirane u čelične kućišta, što može smanjiti pojavu sigurnosnih nesreća i poboljšati sigurnost u ekstremnim situacijama kao što su sudari automobila. Osim toga, veličina svake ćelije baterije u 18650 je mala, što omogućava kontrolu energije svake ćelije u malom rasponu. U poređenju sa upotrebom velikih baterijskih ćelija, čak i ako jedna ćelija baterijskog paketa pokvari, uticaj kvara se može smanjiti.
Kapacitet 18650 litijum-jonskih baterija je uglavnom između 1200mah i 3600mah, dok je opšti kapacitet baterije samo oko 800mah. Ako se kombinuje sa 18650 litijum-jonskom baterijom, 18650 litijum-jonska baterija može premašiti 5000mah. Kapacitet mu je 1,5 do 2 puta veći od kapaciteta nikl hidrogen baterije iste težine, a ima vrlo nisku stopu samopražnjenja. Gustoća energije baterije 18650 trenutno može dostići nivo od 250Wh/kg, zadovoljavajući Tesline zahtjeve visokog dometa.
Niska cijena i visoka isplativost
Vek trajanja 18650 litijum-jonskih baterija je veoma dug, sa životnim ciklusom od preko 500 puta tokom normalnog korišćenja, što je više nego dvostruko duže od običnih baterija. 18650 proizvod ima visok nivo tehnološke zrelosti, uključujući konstrukcijski dizajn, tehnologiju proizvodnje, proizvodnu opremu i izvedenu tehnologiju 18650 modula, što je sve smanjilo njegove operativne troškove i troškove održavanja.
Baterija 18650, koja se trenutno široko koristi, ima dugu istoriju razvoja. Iako je njegova tehnologija relativno zrela u odnosu na druge tipove baterija, još uvijek se suočava s problemima kao što su visoka proizvodnja topline, složeno grupiranje i nemogućnost brzog punjenja. U tom kontekstu, pojavilo se 21700 cilindričnih ternarnih baterija.
21700 baterije:
Baterija 21700 je model cilindrične baterije, posebno se odnosi na: 21 se odnosi na vanjski prečnik cilindrične baterije od 21 mm; 700 se odnosi na cilindričnu bateriju visine 70,0 mm.
Ovo je novi model razvijen da ispuni zahtjeve električnih vozila za duži domet i poboljša efektivno korištenje prostora akumulatora vozila. U poređenju sa uobičajenom 18650 cilindričnom litijum-jonskom baterijom, kapacitet od 21700 može se povećati za više od 35 procenata korišćenjem istog materijala.
Novi 21700 ima četiri značajne prednosti:
(1) 35 posto povećanja kapaciteta pojedinačnih baterija. Uzimajući za primjer bateriju 21700 koju je proizvela Tesla, nakon prelaska sa modela 18650 na model 21700, kapacitet jedne baterije baterije može doseći 3-4. 8Ah, značajno povećanje za 35 posto.
(2) Gustoća energije baterijskog sistema povećana je za oko 20 posto. Prema podacima koje je objavio Tesla, gustina energije sistema baterija 18650 korištenog u ranoj fazi bila je oko 250Wh/kg. Kasnije je gustina energije sistema baterija 21700 koju je proizveo Tesla bila oko 300 Wh/kg, a zapreminska gustina energije baterije 21700 bila je skoro 20 posto veća od originalne 18650.
(3) Očekuje se da će se cijena sistema smanjiti za oko 9 posto. Prema analizi informacija o cijeni baterija koju je otkrio Tesla, sistem litijum-jonskih baterija za napajanje 21700 ima cijenu od 170 USD/Wh, dok je sistem baterija 18650 po cijeni od 185 USD/Wh. Nakon upotrebe 21700 baterija na modelu 3, cijena samog sistema baterija može se smanjiti za otprilike 9 posto.
(4) Očekuje se smanjenje težine sistema za oko 10 posto. Ukupna zapremina od 21700 veća je od 18650. Kako se kapacitet pojedinačnih ćelija povećava, povećava se i gustina energije ćelija. Stoga se broj baterijskih ćelija potrebnih pri istoj energiji može smanjiti za oko 1/3. Ovo ne samo da smanjuje poteškoće u upravljanju sistemom, već i smanjuje broj metalnih strukturnih komponenti i električnih dodataka koji se koriste u baterijskom paketu, dodatno smanjujući težinu baterije. Nakon što je Samsung SDI prešao na novi set od 21700 baterija, ustanovljeno je da je sistem smanjio svoju težinu za 10 posto u odnosu na trenutnu bateriju.
Visoka pouzdanost i stabilne performanse baterije 18650 su očuvane, a performanse baterije 21700 su značajno poboljšane u odnosu na 18650 u svim aspektima. Osim toga, u poređenju sa drugim modelima baterija, 21700 je sličan zrelijoj bateriji 18650 u smislu odabira sirovina, procesa proizvodnje i tehničkog procesa. Stoga je većina proizvodnih linija 18650 i 21700 kompatibilna, a neke kompanije su stabilnije u tome tako što pišu članke o proizvodnoj liniji i približavaju je kompatibilnosti 21700 i 18650.
Potraga za visokom specifičnom energijom za napajanje litijumskih baterija postala je nepovratan trend, a mnoge kompanije koje se bave baterijom usmjeravaju svoju pažnju na raspored baterija od 21700. Neke kompanije uvoze svoje proizvodne linije iz inostranstva, ali ih same sklapaju, tako da mogu uložiti manje troškova da bi ostvarile konverziju sa 18650 na 21700.