Большая ёмістасць, большая магутнасць, меншы памер, меншая вага, прасцейшая масавая вытворчасць і выкарыстанне больш танных кампанентаў з'яўляюцца праблемамі пры распрацоўцы акумулятараў для электрамабіляў. Іншымі словамі, гэта зводзіцца да кошту і прадукцыйнасці. Думайце пра гэта як пра балансіроўку, дзе дасягнутая кілават-гадзіна (кВт-гадз) павінна забяспечваць максімальны дыяпазон, але пры разумнай цане вытворчасці. У выніку вы часта ўбачыце апісанне акумулятараў з пералікам іх вытворчых выдаткаў разам з лічбамі ў дыяпазоне ад 240 да 280 долараў за кВт-г падчас вытворчасці, напрыклад.
Ну, і давайце не будзем забываць пра бяспеку. Успомніце фіяска Samsung Galaxy Note 7 некалькі гадоў таму і эквівалент батарэі электрамабіля пажару транспартных сродкаў і катастрофе, эквівалентнай чарнобыльскай катастрофе. У сцэнары катастрофы з ланцуговай рэакцыяй, адлегласць і тэмпературны кантроль паміж элементамі батарэі пакет для прадухілення запальвання адной ячэйкі іншай, іншай і г.д., што ўскладняе распрацоўку батарэі для электрамабіляў. Сярод іх праблемы ёсць нават у Tesla.
У той час як акумулятар для электрамабіляў складаецца з трох асноўных частак: акумулятарных элементаў, сістэмы кіравання акумулятарамі і нейкай скрынкі або кантэйнера, які ўтрымлівае іх разам, пакуль мы проста паглядзім на акумулятары і тое, як яны развіваліся разам з Tesla, але ўсё яшчэ праблема для Toyota.
Цыліндрычны акумулятар 18650 - гэта літый-іённы акумулятар дыяметрам 18 мм, даўжынёй 65 мм і вагой прыкладна 47 грамаў. Пры намінальным напрузе 3,7 вольта кожны акумулятар можа зараджацца да 4,2 вольт і разраджацца як мінімум як 2,5 вольт, захоўваючы да 3500 мАг на элемент.
Як і электралітычныя кандэнсатары, акумулятары электрамабіляў Tesla складаюцца з доўгіх лістоў анода і катода, падзеленых матэрыялам для ізаляцыі зарада, згорнутых і шчыльна спакаваных у цыліндры, каб зэканоміць месца і назапасіць як мага больш энергіі. Гэтыя катод (адмоўна зараджаны) і кожны з анодаў (станоўча зараджаных) лістоў мае выступы для злучэння падобных зарадаў паміж элементамі, у выніку чаго атрымліваецца магутны акумулятар - калі хочаце, яны складаюцца ў адзін.
Гэтак жа, як кандэнсатар, ён павялічвае сваю ёмістасць за кошт памяншэння адлегласці паміж анодам і катодам, змены дыэлектрыка (вышэйзгаданага ізаляцыйнага матэрыялу паміж лістамі) на дыэлектрык з больш высокай дыэлектрычнай пранікальнасцю і павелічэння плошчы анода і катода. Наступным крокам у (магутнай) батарэі Tesla EV з'яўляецца 2170, які мае крыху большы цыліндр, чым 18650, памерам 21 мм х 70 мм і вагой каля 68 грамаў. Пры намінальным напрузе 3,7 вольта кожны акумулятар можа зарадзіць да 4,2 вольта. вольт і нізкім разрадам да 2,5 вольт, захоўваючы да 4800 мАг на элемент.
Аднак ёсць кампраміс, які ў асноўным тычыцца супраціву і цяпла ў параўнанні з неабходнасцю крыху большага слоіка. У выпадку 2170 павелічэнне памеру анода/катода прыводзіць да больш доўгага шляху зарадкі, што азначае большы супраціў, такім чынам, больш энергія, якая выходзіць з батарэі ў выглядзе цяпла і перашкаджае хуткай зарадцы.
Каб стварыць акумулятар наступнага пакалення з большай магутнасцю (але без павышанага супраціву), інжынеры Tesla распрацавалі акумулятар значна большага памеру з так званай «таблічнай» канструкцыяй, якая скарачае электрычны шлях і, такім чынам, памяншае колькасць цяпла, якое выдзяляецца супрацівам. Шмат у чым гэта можна аднесці да таго, хто можа быць лепшым даследчыкам батарэй у свеце.
Батарэя 4680 распрацавана ў форме пліткавай спіралі для спрашчэння вытворчасці з памерам упакоўкі 46 мм у дыяметры і 80 мм у даўжыню. Вага недаступная, але іншыя характарыстыкі напружання, як паведамляецца, падобныя або ідэнтычныя;аднак ёмістасць кожнага элемента складае каля 9000 мАг, што робіць новыя плоскія акумулятары Tesla такімі добрымі. Акрамя таго, іх хуткасць зарадкі па-ранейшаму добрая для хуткага попыту.
Нягледзячы на тое, што павелічэнне памеру кожнай ячэйкі, а не памяншэнне, можа здацца, што супярэчыць канструктыўным патрабаванням да акумулятара, паляпшэнне магутнасці і тэмпературнага кантролю 4680 у параўнанні з 18650 і 2170 прывяло да значна меншай колькасці элементаў у параўнанні з выкарыстаннем 18650 і 2170. Больш раннія мадэлі Tesla, якія працуюць з электраэнергіяй, маюць большую магутнасць на батарэю таго ж памеру.
З лічбавай пункту гледжання гэта азначае, што толькі каля 960 элементаў «4680» патрабуецца для запаўнення той жа прасторы, што і 4416 элементаў «2170», але з дадатковымі перавагамі, такімі як зніжэнне вытворчых выдаткаў на кВт.гадз і выкарыстанне 4680 Акумулятарны блок значна павялічвае магутнасць.
Як ужо згадвалася, чакаецца, што 4680 будзе прапаноўваць у 5 разоў больш энергіі для назапашвання энергіі і ў 6 разоў большую магутнасць у параўнанні з батарэяй 2170, што азначае чаканае павелічэнне магутнасці язды з 82 кВт/гадз да 95 кВт/гадз у новых Teslas. Прабег павялічваецца да 16%.
Памятайце, што гэта толькі асновы акумулятараў Tesla, за тэхналогіяй стаіць яшчэ больш. Але гэта добры пачатак для наступнага артыкула, бо мы даведаемся, як кіраваць выкарыстаннем энергіі акумулятара, а таксама кантраляваць праблемы бяспекі вакол выпрацоўка цяпла, страта магутнасці і... вядома ж... рызыка ўзгарання батарэі EV.
Калі вам падабаецца All-Things-Tesla, вось ваш шанец купіць Hot Wheels RC версію Tesla Cybertruck.
Цімаці Боер з'яўляецца рэпарцёрам Tesla і EV для Torque News у Цынцынаці. Маючы вопыт ранняй рэстаўрацыі аўтамабіляў, ён рэгулярна аднаўляе старыя аўтамабілі і мадыфікуе рухавікі для павышэння прадукцыйнасці. Сачыце за Цімам у Twitter @TimBoyer, каб даведацца пра штодзённыя навіны аб Tesla і EV.
Час публікацыі: 21 лютага 2022 г