Kapasiti yang lebih besar, kuasa yang lebih besar, saiz yang lebih kecil, berat yang lebih ringan, pembuatan besar-besaran yang lebih mudah dan penggunaan komponen yang lebih murah merupakan cabaran dalam mereka bentuk bateri EV. Dalam erti kata lain, ia berpunca daripada kos dan prestasi. Anggaplah ia sebagai tindakan mengimbangi, di mana kilowatt-jam (kWj) yang dicapai perlu menyediakan julat maksimum, tetapi pada kos yang berpatutan untuk mengeluarkan. Akibatnya, anda akan sering melihat perihalan pek bateri menyenaraikan kos pembuatannya, bersama-sama dengan nombor, antara $240 hingga $280/kWj semasa pengeluaran, contohnya.
Oh, dan jangan lupa keselamatan.Ingat kegagalan Samsung Galaxy Note 7 beberapa tahun yang lalu, dan bateri EV yang setara dengan kebakaran kenderaan dan kehancuran setara Chernobyl. Dalam senario bencana tindak balas berantai yang lari, kawalan jarak dan terma antara sel dalam bateri pek untuk mengelakkan satu sel daripada menyalakan sel yang lain, satu lagi, dan lain-lain, menambah kerumitan pembangunan bateri EV. Antaranya, malah Tesla mempunyai masalah.
Walaupun pek bateri EV terdiri daripada tiga bahagian utama: sel bateri, sistem pengurusan bateri dan sejenis kotak atau bekas yang menyimpannya bersama-sama, buat masa ini, kita hanya akan melihat bateri dan bagaimana ia telah berkembang dengan Tesla, tetapi Masih menjadi masalah untuk Toyota.
Bateri silinder 18650 ialah bateri litium-ion dengan diameter 18 mm, panjang 65 mm dan berat kira-kira 47 gram. Pada voltan nominal 3.7 volt, setiap bateri boleh mengecas sehingga 4.2 volt dan menyahcas serendah sebagai 2.5 volt, menyimpan sehingga 3500 mAh setiap sel.
Sama seperti kapasitor elektrolitik, bateri kenderaan elektrik Tesla terdiri daripada kepingan panjang anod dan katod, dipisahkan oleh bahan penebat cas, digulung dan dibungkus padat ke dalam silinder untuk menjimatkan ruang dan menyimpan tenaga sebanyak mungkin. Katod ini (bercas negatif) dan helaian anod (bercas positif) masing-masing mempunyai tab untuk menyambungkan cas yang serupa antara sel, menghasilkan bateri yang berkuasa—ia menambah sehingga satu, jika anda mahu.
Sama seperti kapasitor, ia meningkatkan kapasitansinya dengan mengurangkan jarak antara helaian anod dan katod, menukar dielektrik (bahan penebat di atas antara kepingan) kepada satu dengan kebolehtelapan yang lebih tinggi, dan meningkatkan kawasan anod dan katod. Langkah seterusnya dalam bateri Tesla EV (kuasa) ialah 2170, yang mempunyai silinder lebih besar sedikit daripada 18650, berukuran 21mm x 70mm dan berat sekitar 68 gram. Pada voltan nominal 3.7 volt, setiap bateri boleh mengecas sehingga 4.2 volt dan nyahcas serendah 2.5 volt, menyimpan sehingga 4800 mAh setiap sel.
Walau bagaimanapun, terdapat pertukaran, kebanyakannya mengenai rintangan dan haba berbanding memerlukan balang yang lebih besar sedikit. Dalam kes 2170, peningkatan saiz plat anod/katod menghasilkan laluan pengecasan yang lebih panjang, yang bermaksud lebih banyak rintangan, dengan itu lebih tenaga yang keluar daripada bateri sebagai haba dan mengganggu keperluan pengecasan pantas.
Untuk mencipta bateri generasi akan datang dengan lebih kuasa (tetapi tanpa peningkatan rintangan), jurutera Tesla mereka bentuk bateri yang jauh lebih besar dengan reka bentuk yang dipanggil "jadual" yang memendekkan laluan elektrik dan dengan itu mengurangkan jumlah haba yang dihasilkan oleh rintangan . Kebanyakan perkara ini boleh dikaitkan dengan siapa yang mungkin merupakan penyelidik bateri terbaik di dunia.
Bateri 4680 direka bentuk dalam bentuk heliks berjubin untuk pembuatan yang lebih ringkas, dengan saiz pakej diameter 46mm dan panjang 80mm.Berat tidak tersedia, tetapi ciri voltan lain dilaporkan serupa atau serupa;walau bagaimanapun, setiap sel dinilai pada kira-kira 9000 mAh, yang menjadikan bateri panel rata Tesla baharu begitu baik. Selain itu, kelajuan pengecasannya masih baik untuk permintaan yang pantas.
Walaupun meningkatkan saiz setiap sel dan bukannya mengecut mungkin kelihatan bertentangan dengan keperluan reka bentuk bateri, penambahbaikan dalam kapasiti kuasa dan kawalan haba 4680 berbanding 18650 dan 2170 menghasilkan sel yang jauh lebih sedikit berbanding menggunakan Bateri 18650 dan 2170 -model Tesla terdahulu yang berkuasa mempunyai lebih kuasa bagi setiap pek bateri dengan saiz yang sama.
Dari sudut berangka, ini bermakna hanya kira-kira 960 "4680" sel diperlukan untuk mengisi ruang yang sama dengan 4,416 "2170" sel, tetapi dengan faedah tambahan seperti kos pengeluaran yang lebih rendah setiap kWj dan menggunakan 4680 Pek bateri meningkatkan kuasa dengan ketara.
Seperti yang dinyatakan, 4680 dijangka menawarkan 5 kali storan tenaga dan 6 kali ganda kuasa berbanding bateri 2170, yang diterjemahkan kepada peningkatan pemanduan yang dijangka daripada 82 kWj kepada 95 kWj dalam Teslas Mileage yang lebih baharu meningkat sehingga 16%.
Ingat, ini hanyalah asas bateri Tesla, terdapat lebih banyak lagi di sebalik teknologi. Tetapi ini adalah permulaan yang baik untuk artikel akan datang, kerana kita akan belajar cara mengurus penggunaan kuasa pek bateri, serta mengawal isu keselamatan di sekeliling penjanaan haba, kehilangan kuasa, dan… sudah tentu… risiko kebakaran bateri EV.
Jika anda sukakan All-Things-Tesla, inilah peluang anda untuk membeli versi Hot Wheels RC Tesla Cybertruck.
Timothy Boyer ialah wartawan Tesla dan EV untuk Torque News di Cincinnati. Berpengalaman dalam pemulihan kereta awal, dia kerap memulihkan kenderaan lama dan mengubah suai enjin untuk meningkatkan prestasi. Ikuti Tim di Twitter @TimBoyerWrites untuk berita harian Tesla dan EV.
Masa siaran: Feb-21-2022