なぜテスラは2170に変更されたのですか？三元系リチウム電池の利点は何ですか

18650 バッテリーはテスラの伝説でした。現在、モデル 3 の量産により、18650 バッテリーの歴史的な使命が終わりを迎えています。すべての Tesla モデルは 21700 リチウム バッテリーを交換できます。その理由は何でしょうか?

1. 構成と分類は?

リチウム電池とは、電気化学システムにリチウム電池が含まれることを意味し、リチウム電池とリチウム電池に大別できます。金属リチウムを含まず、充電可能なという商業的性質から、リチウム電池は外観が円筒型と角型に分けられ、主に正極材、負極材、電解質、隔膜材の4つの部分で構成されています（この記事オリジナルですので、転載の場合は明記してください。）

リチウム電池に使用されるさまざまなアノード材料とアノード材料は、さまざまな種類の電池に分類できます。たとえば、一般的に使用されるアノード材料には、コバル酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル、リン酸鉄リチウム、および三元材料が含まれます。一般的に使用されるアノード材料には、グラファイトカーボン材料、スズベースの材料、シリコン材料、チタンベースの材料が含まれます。そのうち、コバル酸リチウムはリチウム電池の負極材料の大部分を占めています。

2. リチウム電池の技術的方向性は何ですか?

トリコバルトマンガンとも呼ばれ、ニッケル、コバルト、マンガンの3つの材料が正極材料であることを意味し、黒鉛は電池の正極材料であり、そのニッケル塩、コバルト塩、マンガン塩が原料となります。ニッケル、コバルト、マンガンの割合は実際の状況に応じて調整できます。日本や韓国など、主要な技術的方向性を持つ電池会社。リン酸鉄リチウム電池は、負極材料としてリン酸第一鉄リチウム、負極材料としてグラファイトをベースにしており、これがBYDの主な技術的方向性です。チタン酸リチウム電池は2種類に分けられます。 1 つは正極材料としてのチタン酸リチウムで、マンガン酸リチウムとリン酸鉄リチウムは三元材料であり、リチウム電池の正極材料です。これが現在の珠海銀の主な方向性です。もう1つは、正極としてチタン酸リチウム、正極としてリチウム金属またはリチウム合金を使用するリチウム電池です（これはオリジナル製品、猫の車のスターター、転送を指定してください）。

3. 三元系リチウム電池の利点は何ですか?

三元リチウム電池の最大の利点は、通常 200WH/kg 以上の高いエネルギー貯蔵密度にあり、これは 90 ～ 120Wh/kg のリン酸鉄リチウムに関連しており、乗用車市場の走行距離の需要により適しています。 。三元系リチウム電池材料の分解温度は約200℃で、酸素分子が放出されます。高温および急速燃焼、電解質バッテリー、自然発火および爆発の危険性がある場合、バッテリーの管理要件は非常に高くなります。 (OVP) は、過充電保護、放電保護 (UVP)、過熱保護 (OTP)、過電流保護 (OCP) で構成する必要があります。したがって、三元リチウム電池は、中国市場の純粋な電気自動車で最大 76% 使用されています。しかし、電気バスは27.6％にとどまり、リン酸鉄リチウムは64.9％となっている。

4. テスラはなぜ 2170 に切り替えたのですか?

テスラが使用する電池番号 18650 および 2170 は、三元共重合体リチウム電池です。 18650は直径18mm、長さ65mmの円筒形電池、2170は直径21mm、長さ70mmの円筒形電池です。プロセス制御や原材料によってエネルギー密度を向上させ、電池コストを削減することは不可能であるため、より大きな体積の 2170 電池が必然の選択になります。 Model と ModelX は、Model3 の最初の使用後に置き換えられる予定です。

マスク氏は、2170年のバッテリーは世界で最もエネルギー密度が高く、最も安価なバッテリーであり、エネルギー密度は最大300 WH/kgであり、これは18650年の233 WH/kgに相当すると主張している。エネルギー密度は20近く増加している。 ％ですが、バッテリーシステムのコストは155ドル/WHであり、これは171/18650 WHに関連しており、限定的な削減です。マスク氏がワット時当たり100ドルという目標を達成するまでにはまだ長い道のりがあるが、それでも一歩前進だ。次のステップは、新しい電池材料を革新してコストを削減することです。三元リチウム電池は、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（Li（NiCoMn）O2）三元共重合体で構成されるリチウム電池の一種です。三元複合正極材料の前駆体製品は、ニッケル塩、コバルト塩、マンガン塩を原料としており、ニッケル、コバルト、マンガンの割合は実際の状況に応じて調整できます。

安全は最優先事項です

三元系リチウム電池の特徴はエネルギー密度が高く、電圧が高いため、同じ重さの電池​​パックでも容量が大きくなり、車はより遠くへ、より速く走れるようになります。ただし、安定性が低いことが弱点です。内部短絡が発生した場合、またはプラス物質が水に触れた場合、裸火が発生します。したがって、一般に保護のために鋼シェルの層が使用されます。テスラのバッテリーパックは約 7000 個の 18650 バッテリーで構成されています。テスラはバッテリー パックを全面的に保護しますが、極端な衝突事故では依然として火災の危険があります。

これは、これら 2 つの材料は一定の温度に達すると分解するためです。三元リチウムは約200℃低く、リン酸鉄リチウムは約800℃低くなります。三元リチウム材料の化学反応はより激しく、酸素分子が放出され、電解質が高温で急速に燃焼し、連鎖反応が起こります。つまり、三元リチウムはリン酸鉄リチウムよりも発火しやすいのです。既製のバッテリーではなく、材料について話していることに注意してください。

リン酸鉄リチウム電池はより安定しています。たとえパネルが故障しても、ショートして爆発・燃焼することはなく、350℃の高温でもバッテリーが発火することはありません（180～250℃ではリチウムバッテリー3個を持ち運ぶことはできません）。したがって、安全性能の点ではリン酸鉄リチウム電池の方が優れています。

三元系リチウム材料にはこのような潜在的な安全上の危険があるため、メーカーも事故の防止に努めています。三元リチウム材料の熱分解特性に応じて、メーカーは過充電保護 (OVP)、過放電保護 (UVP)、過熱保護 (OTP)、および過電流保護 (OCP) を非常に重視します。テスラは、よりアクティブなリチウム電池をより適切に管理できる電池管理システムを備えているため、安全性に自信を持っています。もちろん、ますます多くの電池会社、自動車会社、専門的な電池管理会社がこの分野で開発を続けるにつれて、より多くの企業が優れた電池管理を実現できるようになり、安全性が大幅に向上します。