Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальто-кислотных аккумуляторов?

Аккумуляторы Tesla (TSLA), один из основных компонентов электромобилей, подвергались высмеиванию и критике, и даже после резкого роста продаж многие отраслевые эксперты назвали их «старой аккумуляторной технологией» и «второстепенной конкурентоспособностью». Причина в том, что Tesla - единственная компания, которая использует литий-ионный аккумулятор 18650 на основе кобальтовой кислоты, который использовался в портативных компьютерах и труднодоступен для электромобилей, а также существует риск для безопасности. Так ли это на самом деле?

По имеющимся данным, роль аккумуляторов в электромобилях в качестве поддержки выходной мощности очевидна. Благодаря относительно стабильной работе, высокому коэффициенту безопасности и большому количеству перерабатываемых зарядов, литий-железо-фосфатные батареи в настоящее время являются первым выбором для аккумуляторных батарей на рынке, таких как Chevrolet Volt, Nissan Leaf, BYD E6 и FiskerKarma.

Компания Tesla считает, что в автомобилях литий-кобальтооксидные батареи первыми

Tesla - своего рода альтернатива. Его родстер и ModelS используют литиевые батареи 18650 кобальто-кислоты. По сравнению с литий-железо-фосфатными батареями этот тип батарей имеет относительно развитую технологию, высокую мощность, высокую плотность энергии и высокую стабильность, но низкий коэффициент безопасности, плохие тепловые и электрические характеристики и относительно высокую стоимость.

По словам инсайдеров отрасли, внешнее напряжение батареи 18650 будет проявлять симптомы перегрева, если оно ниже 2,7 В или выше 3,3 В. Если батарея большая, а градиент температуры в группе не контролируется должным образом, будет большой опасность пожара. Ключом к технологии аккумуляторов является контроль напряжения тока и нагрева. Неудивительно, что Tesla критиковали как ненадежную аккумуляторную технологию.

Но на самом деле литий-железо-фосфатные батареи, которые считаются более безопасными и надежными, не являются надежными. При подготовке к процессу спекания оксид железа, вероятно, будет восстановлен до элементарного железа в высокотемпературной среде, а элементарное железо вызывает микрокороткое замыкание батареи, что является очень запретным веществом в батарее. Кроме того, литий-железо-фосфатный аккумулятор имеет большую разницу в кривых заряда и разряда при реальном производстве, плохую стабильность и низкую плотность энергии, что напрямую влияет на чувствительную выносливость электромобилей. Последний отчет об исследовании Haitong International Securities Co., Ltd. показывает, что удельная энергия батареи Tesla (170 Втч / кг) примерно в два раза выше плотности энергии литий-железо-фосфатной батареи электромобиля BYD.

Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальто-кислотных аккумуляторов?

Аккумулятор Tesla 18650

Еще в 1970-х годах г-жа Уиттингем из Бингемтонского университета в Соединенном Королевстве изобрела батарею 18650, которая обычно используется в цифровых продуктах, таких как портативные компьютеры и яркие фонари, но использует эту цилиндрическую литиевую батарею диаметром 18 мм и высотой 65 мм в автомобилях. Тесла был первым человеком, который съел крабов.

Технический директор Tesla по аккумуляторным батареям Курт Келти однажды сказал: Tesla первоначально опробовала на рынке более 300 типов батарей, включая платы и квадратные батареи, и в конечном итоге выбрала батарею 18650 от Panasonic. С одной стороны, у 18650 плотность энергии больше. А стабильность и последовательность лучше. С другой стороны, 18650 может эффективно снизить стоимость аккумуляторных систем. Более того, хотя размер каждой ячейки небольшой, энергию каждой ячейки можно регулировать в меньшем диапазоне. По сравнению с использованием блоков с крупными ячейками, даже при выходе из строя одного блока батареи, эффект отказа может быть уменьшен. Кроме того, в мире ежегодно производятся миллиарды 18650 аккумуляторных блоков, и уровень безопасности постоянно повышается.

На официальном сайте Panasonic указано, что модель литиевого аккумулятора NCR18650 является аккумулятором модели с высоким энергопотреблением (HighCapacity), номинальное напряжение аккумулятора составляет 3,6 В, номинальная минимальная емкость составляет 2750 мАч, а вес - 45,5 грамма. Кроме того, 18650, используемый на Tesla ModelS второго поколения, на 30% более энергоэффективен, чем предыдущий родстер.

По словам директора по технологиям Tesla, JBStraubel, стоимость аккумуляторов упала примерно на 44% за четырехлетний переход от Roadster к ModelS и будет продолжать снижаться. Panasonic инвестировал 30 миллионов долларов США в Tesla в 2010 году и стал одним из ее акционеров. И достигли стратегического соглашения в 2011 году, которое будет отвечать за поставку аккумуляторов для всех автомобилей Tesla в следующие пять лет. Согласно текущим оценкам производства Tesla в 20 000 автомобилей в год, Matsushita 18650 будет собираться более чем на 80 000 моделей.

Раздел 6831 Волшебная реорганизация литиевых батарей

Неоспоримый факт, что в 18650 существует угроза безопасности. Как Tesla может «исправить» эту серьезную травму? Секретное оружие - это система управления батареями. Предлагаемое решение состоит в том, чтобы объединить инкапсулированные батареи Panasonic 18650 на 6831 узел или около того, последовательно и параллельно.

Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальто-кислотных аккумуляторов?

Электро-спортивный автомобиль Tesla Roadster Power System

Для управления электромобилем требуется большое количество аккумуляторов 18650. Аккумуляторная система Tesla Roadster содержит 6831 маленькую батарею, а TeslaModels развивает скорость до 8000 узлов. Особенно важно расположить и собрать такое большое количество маленьких батарей.

В это время вошел в ход прошлый опыт основателя Tesla Марка Тарпеннинга. Он был экспертом в своей области и успешно продал компанию. Он переместил поле управления сетью, чтобы запрограммировать управление миллионами серверов, в поле управления аккумуляторной системой Tesla. За год работы в DOE (дизайн, экспериментальное проектирование) он успешно контролировал малую батарею 6831 с иерархическим управлением. Напряжение и температура:

69 18650 аккумуляторов были упакованы параллельно в один аккумуляторный блок;

99 аккумуляторных блоков, соединенных последовательно в один аккумуляторный чип;

Одиннадцать аккумуляторных чипов образуют аккумуляторную батарею на общую сумму 6831 узел.

Одних этих уровней недостаточно. Каждый слой контролируется, поэтому у них есть предохранители на каждой ячейке, на каждом блоке батареи и на каждом блоке батареи на обоих концах. Как только батарея нагревается или сила тока слишком велика, она сразу же тает. Отключите выход.

Просто иметь предохранитель недостаточно, поэтому:

На каждой батарее установлен BMB (Battery Monitor), монитор батареи, который контролирует напряжение, температуру и выходное напряжение каждой батареи.

На всем аккумуляторном блоке установлен BSM (Battery System Monitor), контролирующий рабочую среду всего аккумуляторного блока. Включая ток аккумуляторной батареи, напряжение, температуру, влажность, ориентацию, дым и так далее.

На уровне транспортного средства имеется VSM (монитор системы транспортного средства) для мониторинга BSM.

Такая система управления аккумулятором стала ядром технологии Tesla. Когда Tesla только что анонсировала дорогостоящую систему (по слухам, более 20 000 долларов США), многие инсайдеры отрасли согласились с этим, что было бы нелепо ставить 7000 батарей в автомобили. Однако факты вызвали у них резкий отклик. Пожар Chevrolet Volt и модель FiskerKarma имели три случая самовозгорания в год. Напротив, в Tesla, будь то Roadster или TeslaModels, никогда не было инцидентов самовозгорания.

Почему Tesla настаивает на использовании литий-кобальто-кислотных аккумуляторов?

Дизайн пластины аккумулятора TeslaModelS и интеграция рамы

Tesla объединилась с такими компаниями, как Toyota и Daimler, в области электромобилей, в том числе для обеспечения питания от аккумуляторов электрических моделей, таких как smart, Benz Class A и Benz Class B, а также поставки аккумуляторов и двигателей для электромобилей Toyota RAV4. Daimler в настоящее время владеет 4,3% акций Tesla, а Toyota также владеет 2,9% акций Tesla. Однако из-за того, что Tesla официально не выпускалась на рынок в течение длительного времени, а количество продуктов невелико, идеальная аккумуляторная система Tesla, теоретически, должна и дальше подвергаться практическим испытаниям.

Страница содержит содержимое машинного перевода.