Groter kapasiteit, groter krag, kleiner grootte, ligter gewig, makliker massavervaardiging, en die gebruik van goedkoper komponente is uitdagings in die ontwerp van EV-batterye. Met ander woorde, dit kom neer op koste en werkverrigting. Dink daaraan as 'n balanseertoertjie, waar die kilowatt-uur (kWh) wat bereik word, moet maksimum reikafstand bied, maar teen 'n redelike koste om te vervaardig. Gevolglik sal jy dikwels batterypakbeskrywings sien wat hul vervaardigingskoste, saam met nommers, wat wissel van $240 tot $280/kWh tydens produksie, byvoorbeeld.
O, en laat ons nie veiligheid vergeet nie. Onthou die Samsung Galaxy Note 7-fiasko 'n paar jaar gelede, en die EV-battery-ekwivalent van voertuigbrande en Tsjernobil-ekwivalente ineenstortings. In 'n weghol-kettingreaksie-rampscenario, spasiëring en termiese kontroles tussen selle in 'n battery pak om te verhoed dat een sel 'n ander aansteek, 'n ander, ens., dra by tot die kompleksiteit van EV-batteryontwikkeling. Onder hulle het selfs Tesla probleme.
Terwyl 'n EV-batterypak uit drie hoofdele bestaan: batteryselle, 'n batterybestuurstelsel en 'n soort boks of houer wat hulle bymekaar hou, kyk ons vir eers net na batterye en hoe hulle met Tesla ontwikkel het, maar steeds 'n probleem vir Toyota.
Die silindriese 18650-battery is 'n litiumioonbattery met 'n deursnee van 18 mm, 'n lengte van 65 mm en 'n gewig van ongeveer 47 gram. By 'n nominale spanning van 3,7 volt kan elke battery tot 4,2 volt laai en so laag ontlaai as 2,5 volt, stoor tot 3500 mAh per sel.
Baie soos elektrolitiese kapasitors bestaan Tesla se elektriese voertuigbatterye uit lang velle anode en katode, geskei deur lading-isolerende materiaal, opgerol en styf verpak in silinders om ruimte te bespaar en soveel energie as moontlik te stoor. Hierdie katode (negatief gelaai) en anode (positief gelaai) velle het elk oortjies om soortgelyke ladings tussen die selle te verbind, wat 'n kragtige battery tot gevolg het - dit tel op tot een, as jy wil.
Net soos 'n kapasitor, verhoog dit sy kapasitansie deur die spasiëring tussen die anode en katode velle te verminder, die diëlektrikum (die bogenoemde isolerende materiaal tussen die velle) te verander na een met 'n hoër permittiwiteit, en die oppervlakte van die anode en katode te vergroot Die volgende stap in die (krag) Tesla EV-battery is die 2170, wat 'n effens groter silinder as die 18650 het, wat 21 mm x 70 mm meet en ongeveer 68 gram weeg. By 'n nominale spanning van 3,7 volt kan elke battery tot 4,2 laai volt en ontlading so laag as 2,5 volt, stoor tot 4800 mAh per sel.
Daar is egter 'n kompromis wat meestal oor weerstand en hitte gaan teenoor die behoefte aan 'n effens groter pot. In die geval van die 2170 lei die toename in anode/katodeplaatgrootte tot 'n langer laaipad, wat meer weerstand beteken, dus meer energie wat as hitte uit die battery ontsnap en inmeng met die vinnige laaivereiste.
Om 'n volgende generasie battery met meer krag te skep (maar sonder verhoogde weerstand), het Tesla-ingenieurs 'n aansienlik groter battery ontwerp met 'n sogenaamde "tafels"-ontwerp wat die elektriese pad verkort en dus die hoeveelheid hitte wat deur die weerstand opgewek word, verminder. Baie hiervan kan toegeskryf word aan wie dalk die beste batterynavorsers ter wêreld is.
Die 4680-battery is ontwerp in 'n geteëlde heliksvorm vir eenvoudiger vervaardiging, met 'n pakketgrootte van 46mm in deursnee en 80mm in lengte.Gewig is nie beskikbaar nie, maar ander spanningseienskappe is na berig word soortgelyk of identies;elke sel word egter op ongeveer 9000 mAh gegradeer, wat die nuwe Tesla-platpaneelbatterye so goed maak. Ook is sy laaispoed steeds goed vir vinnige aanvraag.
Alhoewel die verhoging van die grootte van elke sel eerder as om te krimp blykbaar teen die battery se ontwerpvereistes in te gaan, het die verbeterings in kragkapasiteit en termiese beheer van die 4680 in vergelyking met die 18650 en 2170 gelei tot aansienlik minder selle in vergelyking met die gebruik van die 18650 en 2170 Battery -aangedrewe vroeëre Tesla-modelle het meer krag per batterypak van dieselfde grootte.
Vanuit 'n numeriese oogpunt beteken dit dat slegs ongeveer 960 “4680″-selle benodig word om dieselfde spasie as 4 416 “2170″-selle te vul, maar met bykomende voordele soos laer produksiekoste per kWh en die gebruik van 4680 Die batterypak verhoog krag aansienlik.
Soos genoem, word verwag dat die 4680 5 keer die energieberging en 6 keer die krag sal bied in vergelyking met die 2170-battery, wat neerkom op 'n verwagte ryverhoging van 82 kWh tot 95 kWh in nuwer Teslas. Kilometersverhogings met tot 16%.
Onthou, dit is net die basiese beginsels van Tesla-batterye, daar is meer agter die tegnologie. Maar dit is 'n goeie begin vir 'n toekomstige artikel, aangesien ons sal leer hoe om batterypakkragverbruik te bestuur, asook die veiligheidskwessies rondom beheer hitte-opwekking, kragverlies, en ... natuurlik ... die risiko van EV-batterybrande.
As jy van All-Things-Tesla hou, is hier jou kans om 'n Hot Wheels RC-weergawe van die Tesla Cybertruck te koop.
Timothy Boyer is 'n Tesla- en EV-verslaggewer vir Torque News in Cincinnati. Ervare in vroeë motorherstel, restoureer hy gereeld ouer voertuie en verander enjins om werkverrigting te verbeter.Volg Tim op Twitter @TimBoyerWrites vir daaglikse Tesla- en EV-nuus.
Postyd: 21 Februarie 2022