ظرفیت بیشتر، قدرت بیشتر، اندازه کوچک‌تر، وزن سبک‌تر، تولید انبوه آسان‌تر و استفاده از قطعات ارزان‌تر چالش‌هایی در طراحی باتری‌های EV هستند. به عبارت دیگر، هزینه و کارایی آن خلاصه می‌شود. کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) به دست آمده نیاز به ارائه حداکثر برد دارد، اما با هزینه معقول برای ساخت. در نتیجه، شما اغلب بسته باتری را خواهید دید. به عنوان مثال، توضیحاتی که هزینه های ساخت آنها را به همراه اعداد از 240 دلار تا 280 دلار در هر کیلووات ساعت در طول تولید نشان می دهد.
اوه، و بیایید ایمنی را فراموش نکنیم. شکست سامسونگ گلکسی نوت 7 در چند سال پیش، و باتری EV معادل آتش سوزی خودرو و آتش سوزی معادل چرنوبیل. در یک سناریوی فاجعه واکنش زنجیره ای فرار، فاصله و کنترل حرارتی بین سلول های باتری بسته ای برای جلوگیری از احتراق یک سلول دیگر، سلول دیگر و غیره، به پیچیدگی توسعه باتری EV می افزاید. آنها، حتی تسلا نیز مشکلاتی دارد.
در حالی که یک بسته باتری EV از سه بخش اصلی تشکیل شده است: سلول‌های باتری، سیستم مدیریت باتری، و نوعی جعبه یا ظرفی که آنها را کنار هم نگه می‌دارد، در حال حاضر، ما فقط به باتری‌ها و چگونگی تکامل آنها با تسلا نگاه می‌کنیم. اما هنوز برای تویوتا مشکل است.
باتری استوانه‌ای 18650 یک باتری لیتیوم یونی با قطر 18 میلی‌متر، طول 65 میلی‌متر و وزن تقریبی 47 گرم است. با ولتاژ نامی 3.7 ولت، هر باتری می‌تواند تا 4.2 ولت شارژ شود و در کمترین حد تخلیه شود. به عنوان 2.5 ولت، ذخیره تا 3500 میلی آمپر ساعت در هر سلول.
مانند خازن‌های الکترولیتی، باتری‌های خودروهای الکتریکی تسلا از ورقه‌های بلند آند و کاتد تشکیل شده‌اند که توسط مواد عایق شارژ از هم جدا شده‌اند، به‌صورت رول شده و محکم در داخل سیلندرها قرار می‌گیرند تا در فضا صرفه‌جویی کنند و تا حد ممکن انرژی ذخیره کنند. این کاتدها (با شارژ منفی) ورق‌های آند (با بار مثبت) هر کدام دارای زبانه‌هایی برای اتصال بارهای مشابه بین سلول‌ها هستند که در نتیجه یک صفحه قدرتمند باتری—اگر بخواهید به یک عدد اضافه می شوند.
درست مانند خازن، با کاهش فاصله بین ورق های آند و کاتد، تغییر دی الکتریک (ماده عایق بالا بین ورق ها) به یک با گذردهی بالاتر و افزایش مساحت آند و کاتد، ظرفیت خود را افزایش می دهد. مرحله بعدی در باتری (قدرت) تسلا EV 2170 است که سیلندر کمی بزرگتر از 18650 دارد. با ابعاد 21 میلی متر در 70 میلی متر و وزن حدود 68 گرم. با ولتاژ اسمی 3.7 ولت، هر باتری می تواند تا 4.2 ولت شارژ و تا 2.5 ولت تخلیه شود و تا 4800 میلی آمپر ساعت در هر سلول ذخیره شود.
با این حال، یک معاوضه وجود دارد، که بیشتر در مورد مقاومت و گرما در مقابل نیاز به یک شیشه بزرگتر است. در مورد 2170، افزایش اندازه صفحه آند/کاتد منجر به مسیر شارژ طولانی‌تر می‌شود، که به معنای مقاومت بیشتر و در نتیجه بیشتر است. انرژی فرار از باتری به عنوان گرما و تداخل با نیاز به شارژ سریع.
برای ایجاد یک باتری نسل بعدی با قدرت بیشتر (اما بدون افزایش مقاومت)، مهندسان تسلا یک باتری بسیار بزرگتر با طراحی به اصطلاح "جدول" طراحی کردند که مسیر الکتریکی را کوتاه می کند و در نتیجه میزان گرمای تولید شده توسط مقاومت را کاهش می دهد. بسیاری از این را می توان به کسانی که ممکن است بهترین محققان باتری در جهان باشند نسبت داد.
باتری 4680 به شکل مارپیچ کاشی‌شده برای ساخت ساده‌تر طراحی شده است، با اندازه بسته‌بندی 46 میلی‌متر قطر و 80 میلی‌متر طول. وزن در دسترس نیست، اما سایر مشخصات ولتاژ مشابه یا یکسان گزارش شده است. با این حال، هر سلول در حدود 9000 میلی آمپر ساعت رتبه بندی شده است، که چیزی است که باتری های صفحه تخت جدید تسلا را بسیار خوب می کند. همچنین، سرعت شارژ آن هنوز برای تقاضای سریع خوب است.
در حالی که به نظر می رسد افزایش اندازه هر سلول به جای کوچک شدن برخلاف الزامات طراحی باتری باشد، بهبود ظرفیت توان و کنترل حرارتی 4680 در مقایسه با مدل های 18650 و 2170 منجر به سلول های کمتری نسبت به باتری های 18650 و 2170 شده است. -مدل های قبلی تسلا انرژی بیشتری برای هر بسته باتری با همان اندازه دارند.
از نقطه نظر عددی، این بدان معناست که تنها به 960 سلول "4680" برای پر کردن فضای مشابه 4416 سلول "2170" نیاز است، اما با مزایای اضافی مانند هزینه تولید پایین تر در هر کیلووات ساعت و استفاده از بسته باتری 4680، قدرت را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
همانطور که گفته شد، انتظار می رود 4680 در مقایسه با باتری 2170، 5 برابر ذخیره انرژی و 6 برابر قدرت ارائه دهد، که به معنای افزایش پیش بینی شده رانندگی از 82 کیلووات ساعت به 95 کیلووات ساعت در تسلاس جدیدتر مسافت طی شده تا 16 درصد افزایش می یابد.
به یاد داشته باشید، این فقط اصول اولیه باتری های تسلا است، چیزهای بیشتری پشت این فناوری وجود دارد. اما این شروع خوبی برای مقاله آینده است، زیرا ما یاد خواهیم گرفت که چگونه مصرف انرژی بسته باتری را مدیریت کنیم و همچنین مسائل ایمنی را در اطراف کنترل کنیم. تولید گرما، اتلاف برق و... البته... خطر آتش گرفتن باتری EV.
اگر همه چیز تسلا را دوست دارید، در اینجا شانس شما برای خرید نسخه Hot Wheels RC از تسلا Cybertruck است.
تیموتی بویر یک خبرنگار تسلا و EV برای Torque News در سینسیناتی است. او با تجربه در ترمیم اولیه خودرو، به طور منظم وسایل نقلیه قدیمی تر را بازیابی می کند و موتورها را برای بهبود عملکرد اصلاح می کند. تیم را در توییتر @TimBoyerWrites برای اخبار روزانه تسلا و EV دنبال کنید.
زمان ارسال: فوریه 21-2022