مع التطور السريع لمركبات الطاقة الجديدة في السنوات الأخيرة ، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون شائعة أيضًا. لطالما كانت بطاريات الليثيوم القوية مجالًا مهمًا لمركبات الطاقة الجديدة ، ومن يتقن بطاريات الليثيوم الطاقة سوف يتقن مركبات الطاقة الجديدة. من بين بطاريات الليثيوم القوية ، فإن أكثر البطاريات اللافتة للنظر هي بطارية الليثيوم أيون.
كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم أيون عالية جدًا ، وقدرتها 1.5 ~ 2 مرة من بطارية NiMH بنفس الوزن ، ولها معدل تفريغ ذاتي منخفض جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، لا تحتوي بطاريات الليثيوم أيون تقريبًا على أي تأثير على الذاكرة ولا تحتوي على مواد سامة. هذه المزايا لبطاريات الليثيوم أيون تجعلها مستخدمة على نطاق واسع في مجال مركبات الطاقة الجديدة.
تشتمل بطاريات الليثيوم أيون الأسطوانية المستخدمة على نطاق واسع في الوقت الحاضر على 18650 بطارية و 21700 بطارية.
بطارية 18650:
تشير بطاريات 1865 0 في الأصل إلى بطاريات النيكل الهيدروجين وبطاريات الليثيوم أيون ، ولكن نظرًا لأن بطاريات النيكل الهيدروجين أصبحت أقل شيوعًا ، فإنها تشير الآن بشكل أكبر إلى بطاريات الليثيوم أيون. 18650 هو نموذج قياسي لبطارية ليثيوم أيون أنشأته الشركة اليابانية SONY ، سلف بطاريات الليثيوم أيون ، من أجل توفير التكاليف. من بينها ، 18 يمثل قطرها 18 ملم ، 65 يمثل طول 65 ملم ، و 0 يمثل بطارية أسطوانية. تشمل البطاريات الشائعة 18650 بطاريات الليثيوم أيون الثلاثية وبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد.
عندما يتعلق الأمر ببطاريات 18650 ، يجب ذكر Tesla. أثناء تطوير بطاريات السيارات الكهربائية ، اختبرت Tesla العديد من أنواع البطاريات ، لكنها ركزت في النهاية على 18650 بطارية ، باستخدام 18650 خلية كطريق تقني لبطاريات السيارات الكهربائية الجديدة للطاقة. يمكن القول أن السبب في أن تسلا تتمتع بنفس أداء سيارات الوقود التقليدية ليس فقط بسبب تقنية المحرك الكهربائي ، ولكن أيضًا بفضل تقنية البطاريات المتقدمة في تسلا. فلماذا اختارت تسلا 18650 بطارية كمصدر للطاقة؟
عملية ناضجة ومتسقة
قبل دخول مجال مركبات الطاقة الجديدة ، تم استخدام بطارية 18650 على نطاق واسع في المنتجات الإلكترونية ، مما يجعلها أقدم بطاريات ليثيوم أيون وأكثرها نضجًا واستقرارًا. بعد سنوات من تراكم الخبرة ذات الصلة ، طبق المصنعون اليابانيون التكنولوجيا المتقدمة التي تراكمت بواسطة بطارية 18650 في المنتجات الاستهلاكية في مجال بطاريات السيارات. باناسونيك هي واحدة من أكبر الشركات في العالم في مجال تكنولوجيا البطاريات وحجمها. بالمقارنة مع الشركات المصنعة الأخرى ، فإن لديها أقل عيوب في المنتج وحجم أكبر ، مما يجعل من السهل اختيار البطاريات ذات الاتساق الجيد.
وعلى النقيض من ذلك ، فإن البطاريات الأخرى ، مثل بطاريات الليثيوم أيون المكدسة ، ليست ناضجة بدرجة كافية ، ولا يمكن توحيد العديد من المنتجات من حيث الحجم ، ولا يمكن لعمليات الإنتاج التي يمتلكها مصنعو البطاريات أن تلبي الشروط. بشكل عام ، لا يمكن أن يصل تناسق البطاريات إلى مستوى 18650 بطارية. إذا كان اتساق البطاريات لا يفي بالمتطلبات ، فإن إدارة حزم البطاريات المكونة من عدد كبير من البطاريات في سلسلة أو متوازية لن تسمح لكل بطارية بأداء أفضل ، ويمكن لخلية البطارية 18650 أن تحل هذه المشكلة بشكل فعال.
أداء أمان عالي
18650 بطاريات ليثيوم أيون ذات أداء أمان عالي ، لا تنفجر أو تحترق ؛ غير سامة ، خالية من التلوث ، علامة تجارية معتمدة من RoHS ؛ وتتمتع بمقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية ، مع كفاءة تصريف تصل إلى 100٪ تحت 65 درجة مئوية.
يتم تغليف بطاريات 18650 بشكل عام في أغلفة فولاذية ، والتي يمكن أن تقلل من وقوع حوادث السلامة وتحسن السلامة في المواقف القصوى مثل اصطدام السيارات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حجم كل خلية بطارية في 18650 صغير ، مما يسمح بالتحكم في طاقة كل خلية ضمن نطاق صغير. مقارنة باستخدام خلايا بطارية كبيرة الحجم ، حتى في حالة فشل إحدى خلايا البطارية ، يمكن تقليل تأثير الفشل.
تتراوح سعة بطاريات الليثيوم أيون 18650 بشكل عام بين 1200 مللي أمبير و 3600 مللي أمبير ، بينما تبلغ سعة البطارية العامة حوالي 800 مللي أمبير فقط. إذا تم دمجها في حزمة بطارية ليثيوم أيون 18650 ، يمكن أن تتجاوز حزمة بطارية ليثيوم أيون 18650 5000 مللي أمبير. تبلغ سعتها 1.5 إلى 2 ضعف قدرة بطارية النيكل الهيدروجين بنفس الوزن ، ولها معدل تفريغ ذاتي منخفض للغاية. يمكن أن تصل كثافة الطاقة لخلية البطارية 18650 حاليًا إلى مستوى 250Wh / kg ، مما يلبي متطلبات النطاق العالي لشركة Tesla.
تكلفة منخفضة وفعالية عالية من حيث التكلفة
عمر الخدمة لبطاريات الليثيوم أيون 18650 طويل جدًا ، مع دورة حياة تزيد عن 500 مرة أثناء الاستخدام العادي ، أي أكثر من ضعف عمر البطاريات العادية. يتمتع منتج 18650 بمستوى عالٍ من النضج التكنولوجي ، بما في ذلك التصميم الهيكلي وتكنولوجيا التصنيع ومعدات التصنيع وتقنية الوحدة النمطية 18650 المشتقة ، وكلها خفضت تكاليف التشغيل والصيانة.
بطارية 18650 ، المستخدمة على نطاق واسع حاليًا ، لها تاريخ تطور يمتد إلى سنوات عديدة. على الرغم من أن تقنيتها ناضجة نسبيًا مقارنة بأنواع البطاريات الأخرى ، إلا أنها لا تزال تواجه مشكلات مثل إنتاج الحرارة العالية ، والتجميع المعقد ، وعدم القدرة على تحقيق الشحن السريع. في هذا السياق ، ظهرت 21700 بطارية ثلاثية أسطوانية.
21700 بطارية:
البطارية 217 0 0 هي نموذج للبطارية الأسطوانية ، وتشير تحديدًا إلى: 21 تشير إلى القطر الخارجي للبطارية الأسطوانية التي يبلغ قطرها 21 مم ؛ 700 يشير إلى بطارية أسطوانية يبلغ ارتفاعها 70.0 مم.
هذا نموذج جديد تم تطويره لتلبية متطلبات السيارات الكهربائية لمدى أطول وتحسين الاستخدام الفعال لمساحة بطارية السيارة. مقارنة ببطارية الليثيوم أيون الأسطوانية 18650 ، يمكن زيادة السعة 21700 بأكثر من 35 بالمائة باستخدام نفس المادة.
يتميز الطراز 21700 الجديد بأربع مزايا مهمة:
(1) زيادة سعة البطارية الفردية بنسبة 35 بالمائة. بأخذ بطارية 21700 التي أنتجتها تسلا كمثال ، بعد التبديل من طراز 18650 إلى طراز 21700 ، يمكن أن تصل سعة البطارية المفردة للبطارية إلى 3-4. 8Ah ، زيادة ملحوظة بنسبة 35٪.
(2) زادت كثافة الطاقة في نظام البطاريات بنحو 20 بالمائة. وفقًا للبيانات التي كشفت عنها Tesla ، كانت كثافة الطاقة لنظام البطاريات 18650 المستخدم في المرحلة المبكرة حوالي 250Wh / kg. في وقت لاحق ، كانت كثافة الطاقة لنظام البطاريات 21700 الذي أنتجته Tesla حوالي 300Wh / kg ، وكانت كثافة الطاقة الحجمية للبطارية 21700 أعلى بنسبة 20 بالمائة تقريبًا من 18650 الأصلي.
(3) من المتوقع أن تنخفض تكلفة النظام بنحو 9 بالمائة. وفقًا لتحليل معلومات سعر البطارية التي كشفت عنها Tesla ، فإن نظام بطارية ليثيوم أيون للطاقة لـ 21700 بطارية بسعر 170 دولارًا / وات ، بينما يبلغ سعر نظام بطارية 18650 185 دولارًا / ساعة. بعد استخدام 21700 بطارية في الطراز 3 ، يمكن تقليل تكلفة نظام البطارية وحده بنسبة 9 بالمائة تقريبًا.
(4) من المتوقع أن ينخفض وزن النظام بحوالي 10 بالمائة. الحجم الإجمالي 21700 أكبر من 18650. مع زيادة قدرة الخلايا الفردية ، تزداد كثافة الطاقة في الخلايا. لذلك ، يمكن تقليل عدد خلايا البطارية المطلوبة بنفس الطاقة بحوالي 1/3. لا يقلل هذا من صعوبة إدارة النظام فحسب ، بل يقلل أيضًا من عدد المكونات الهيكلية المعدنية والملحقات الكهربائية المستخدمة في حزمة البطارية ، مما يقلل من وزن البطارية بشكل أكبر. بعد أن تحولت Samsung SDI إلى مجموعة جديدة من 21700 بطارية ، وجد أن النظام خفض وزنه بنسبة 10 بالمائة مقارنة بالبطارية الحالية.
تم الحفاظ على الموثوقية العالية والأداء المستقر لبطارية 18650 ، وتحسن أداء بطارية 21700 بشكل ملحوظ مقارنة بـ 18650 في جميع الجوانب. بالإضافة إلى ذلك ، مقارنة بطرازات البطاريات الأخرى ، يشبه الطراز 21700 بطارية 18650 الأكثر نضجًا من حيث اختيار المواد الخام وعملية التصنيع والعملية الفنية. لذلك ، فإن معظم خطوط الإنتاج 18650 و 21700 متوافقة ، وبعض الشركات أكثر استقرارًا في القيام بذلك عن طريق كتابة مقالات على خط الإنتاج وتقريبها من توافق 21700 و 18650.
أصبح السعي للحصول على طاقة محددة عالية لبطاريات الليثيوم للطاقة اتجاهًا لا رجوع فيه ، وتحول العديد من شركات البطاريات انتباهها إلى تصميم 21700 بطارية. تقوم بعض الشركات باستيراد خطوط إنتاجها من الخارج ، ولكن تقوم بتجميعها بأنفسهم ، بحيث يمكنهم استثمار تكلفة أقل لتحقيق التحويل من 18650 إلى 21700.