Warum werden 18650 zylindrische Lithium-Ionen-Batterien als Batterien von Elektrofahrzeugen verwendet?

Zunächst ein kurzes Verständnis der 18650 zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien

18650 beziehen sich tatsächlich auf die Formspezifikation der Batterie. Es handelt sich um ein Standardbatteriemodell der Japan SONY Company, um Kosten zu sparen. Unter diesen bedeutet 18 einen Durchmesser von 18 mm, 65 eine Länge von 65 mm und 0 eine zylindrische Batterie. Die 18650-Batterie bezog sich ursprünglich auf die Nickel-Wasserstoff-Batterie und die Lithium-Ionen-Batterie. Da die Nickel-Wasserstoff-Batterie jetzt weniger verwendet wird, wird sie jetzt als Lithium-Ionen-Batterie bezeichnet. Die Nennspannung eines einzelnen Abschnitts einer 18650-Lithium-Ionen-Batterie beträgt typischerweise 3,6 V oder 3,7 V; Die minimale Entladungsabschlussspannung beträgt typischerweise 2,5 bis 2,75 V. Die gemeinsame Kapazität beträgt 1200 ~ 3300 mAh.

Über Konsistenz

Die 18650-Batterie ist die früheste, ausgereifteste und stabilste Lithium-Ionen-Batterie, die in elektronischen Produkten weit verbreitet ist. Im Laufe der Jahre haben japanische Hersteller viel Erfahrung im Produktionsprozess von 18650-Batterien gesammelt, wodurch die Konsistenz und Sicherheit der hergestellten 18650-Batterien ein sehr hohes Niveau erreicht.

Im Gegensatz dazu sind gestapelte Lithium-Ionen-Batterien alles andere als ausgereift. Häufig werden quadratische Batterien, Softpack-Batterien und sogar Größe, Größe und Position der Laschen sind nicht einheitlich. Der Produktionsprozess der Batteriehersteller kann die Bedingungen nicht erfüllen. Die meisten von ihnen werden von Menschen dominiert, und die Konsistenz der Batterie erreicht nicht das Niveau von 18650 Batterien. Wenn die Konsistenz der Batterie nicht den Anforderungen entspricht, kann durch die Verwaltung einer großen Anzahl parallel geschalteter Batterieketten und Batteriepacks die Leistung jeder Batterie nicht verbessert werden, und die 18650-Batterie kann dieses Problem lösen.

Zusammenfassend hat die 18650-Batterie eine kleine Monomerkapazität und erfordert eine große Anzahl von Monomeren (Modell 104 hat 7104), aber die Konsistenz ist sehr gut; Die Kapazität der gestapelten Batterie kann vergrößert werden (20Ah bis 60Ah), einzeln kann die Anzahl der Volumes reduziert werden, aber die Konsistenz ist schlecht. Im Gegensatz dazu ist es derzeit schwierig, viel Personal und Ressourcen bei Batterielieferanten zu investieren, um den Produktionsprozess von gestapelten Batterien zu verbessern.

Bei der Entwicklung von Roadster und Modellen bestand Tesla daher nur darin, Batterien vom Markt zu kaufen und Batteriesysteme zu entwickeln. Entwickeln Sie ein Batteriesystem, das mehr als 6.000 Zellen mit guter Konsistenz verwaltet, und entwickeln Sie ein Batteriesystem mit einer schlechten Konsistenz von mehr als 200 Abschnitten. Im Gegensatz dazu sollte die technische Schwierigkeit des ersteren geringer sein. Selbst wenn die Anzahl der Einzelzellen zunimmt und die Leistung dieser Batterien zuverlässig ist, ist die Verwaltung immer noch einfacher.

Im Vergleich zu einem anderen sehr erfolgreichen reinen Elektroauto verwendet das LEAF von Nissan eine gestapelte Lithium-Ionen-Batterie. Dies liegt daran, dass Nissan seit vielen Jahren mit NEC zusammenarbeitet, viel in der Batterietechnologie angesammelt hat und über beträchtliche Fähigkeiten in der Qualitätskontrolle verfügt. Die Batterie von LEAF stammt von AESC, einem Joint Venture zwischen Nissan und NEC.

Es ist sehr interessant, die Kombination von Batterieherstellern und Batterieherstellern bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen in den USA, Japan und China zu vergleichen.

Über Wärmeableitung

Die laminierte Batterie hat eine dünne Dicke und eine große Oberfläche, und die Wärme und Wärmeableitung sind gut. Daher setzt der Nissan LEAF mutig auf ein passives Wärmemanagementsystem (tatsächlich wird es nicht verwaltet!), Und die Wärme wird durch die natürliche Konvektion der Luft abgeführt.

Von links nach rechts besteht das LEAF aus einer einzelnen Zelle, einem Batteriemodul, das aus zwei Zellen und zwei Strings besteht, und einem Batteriepack, das aus 48 Batteriemodulen besteht, die wie unten gezeigt in Reihe geschaltet sind:

Es ist ersichtlich, dass sich auf dem Akkupack keine Wärmemanagementsysteme wie Lüfter und Kühlmittelrohre befinden. Wahrscheinlich ist dies kein Trick, um zu gewinnen.

Umgekehrt ist der 18650-Akku beim Betrachten von Tesla relativ klein, und der Temperaturunterschied in der einzelnen Zelle ist beim normalen Laden und Entladen nicht zu groß. Der Temperaturunterschied von mehr als 6000 Einzelzellen sollte jedoch auch in einem Bereich von nicht mehr als 5 ° C gehalten werden, was eine sehr schwierige Sache ist. Tesla hat es jedoch getan. Wie es geht? Was sind die Vorteile des Batteriemanagementsystems (BMS) von Tesla gegenüber anderen Elektrofahrzeugen?

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, sind diese Rohre die Strömungskanäle des Kühlmittels. Die Strömungskanäle sind gleichmäßig in der Mitte des Batteriemoduls verteilt, so dass jede Zelle in gutem Kontakt mit der Wasserleitung sein kann, so dass die Wärme, die jede Zelle während des Abkühlens abführt, nahezu gleich ist und die Temperaturdifferenz effektiv gesteuert werden kann in einem kleinen Bereich.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Komplexität des Tesla-Wärmemanagementsystems aufgrund der geringen Kapazität der 18650-Batterie erheblich zugenommen hat. Das heißt, wenn Sie die Wärmeableitungsfähigkeit berücksichtigen, ist die Verwendung eines 18650-Akkus mit geringer Kapazität nicht die beste Wahl.

Über die Energiedichte

Bei der Energiedichte muss die Energiedichte einer einzelnen Zelle von der Energiedichte eines Akkus unterschieden werden.

In Bezug auf die Energiedichte einer einzelnen Zelle ist die 18650-Batterie höher als die gestapelte Lithium-Ionen-Batterie. Die Energiedichte der von Nissan LEAF verwendeten 33-Ah-Lithium-Ionen-Batterie beträgt 157 Wh / kg, die Energiedichte der von GM Volt verwendeten gestapelten Batterie beträgt etwa 150 Wh / kg und die Energiedichte der von Roadster verwendeten 18650-Batterie beträgt etwa 211 Wh /kg.

Das Managementsystem der 18650-Batterie ist jedoch komplizierter, und daher macht das zusätzliche Gewicht die Energiedichte des Batteriepacks viel niedriger als die Energiedichte des Monomers. Der Roadster hat ein Batteriepackgewicht von 450 kg und eine Energiedichte von 118 Wh / kg, während der LEAF-Akku 225 kg wiegt und eine Energiedichte von 107 Wh / kg hat. Auf Batterieebene ist die Energiedichte der beiden bereits vergleichbar.

Über Sicherheit

Die verschiedenen Vorteile der gestapelten Lithium-Ionen-Batterie wurden oben erwähnt, sie hat jedoch auch einige Nachteile. Da die gestapelte Lithiumionenbatterie im Allgemeinen in einer Aluminiumkunststofffolie verpackt ist, ist die Dicke der Aluminiumkunststofffolie dünn und die mechanische Festigkeit gering. Im Extremfall einer Kollision des Automobils kann die Aluminiumfolie beschädigt werden und einen Sicherheitsunfall verursachen. Dies erklärt, warum Nissan an der Außenseite des vierzelligen Batteriemoduls eine Aluminiumhülle anbringt.

Die 18650-Batterie ist im Allgemeinen ein Stahlgehäuse, das sicherer ist. Da das Produktionsniveau der 18650-Batterie kontinuierlich verbessert wird, steigt auch die Sicherheit.

Tesla hat auch große Anstrengungen unternommen, um die möglichen Sicherheitsvorfälle dieser 18650-Batterien zu beheben. Wenn eine einzelne Batterie ungewöhnliche Bedingungen wie zu hohe Temperaturen aufweist, wird die Batterie oder ihr Modul ausgeschaltet, um zu verhindern, dass sich der Unfall entsprechend der Schwere der anormalen Situation ausbreitet. Aufgrund der geringen Monomerkapazität ist die Schwere des Unfalls gering, solange er sich nicht ausbreitet.

Über die Kosten

Der 18650 Lithium-Ionen-Akku zeichnet sich durch große Kapazität, lange Lebensdauer und hohe Sicherheitsleistung aus. Es wird auch von Verbrauchern wegen seiner geringen Größe, seines geringen Gewichts und seiner bequemen Verwendung bevorzugt. Mit der Vertiefung der Forschung zur 18650-Batterietechnologie haben die Konsistenz und Sicherheit der Batterie ein sehr hohes Niveau erreicht. Als frühester Lithium-Ionen-Akku ist der 18650-Akku auch die ausgereifteste und stabilste Batteriekombination der Welt und nimmt nach wie vor die führende Position ein. China produziert 18650 Batterien pro Jahr für Milliarden von Knoten, weit mehr als die Batterien anderer Materialien.

Tesla verwendet 18650 Batterien, die von früheren Produktionslinien von Panasonic und anderen Herstellern hergestellt werden können. Im Falle eines immer härter werdenden Wettbewerbs um 18650 Batterien für die Unterhaltungselektronik haben Panasonic und andere Hersteller mit Tesla zusammengearbeitet, um ihre Produkte zu verbessern und die ursprünglichen Produktionslinien für die Herstellung von Leistungsbatterien zu verbessern. Die industrielle Produktion hat einen Skaleneffekt, und wenn der Maßstab des Produkts bis zu einer Größenordnung reicht, werden die Kosten stark reduziert. Ein neues Energiefahrzeug benötigt Tausende von 18.650 Batterien, sodass die Kosten für den Kauf einzelner Einheiten steuerbar sind.

Zusammenfassung

Man kann sagen, dass die Verwendung von 18650-Batterien als Stromquelle für Elektrofahrzeuge mit neuer Energie in dieser Phase die beste Wahl ist. Mit zunehmender Reife der Batterietechnologie werden in Elektrofahrzeugen mit neuer Energie mehr neue Batterietypen verwendet.

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