¿Por qué se cambia Tesla al 2170? ¿Cuáles son las ventajas de la batería de litio ternaria?

La batería 18650 era una leyenda de Tesla. Ahora, con la producción en masa del Modelo 3, la misión histórica de la batería 18650 está llegando a su fin. Todos los modelos de Tesla podrán sustituir la batería de litio 21700. ¿Cuál es la razón detrás de esto?

1. ¿Composición y clasificación?

Batería de litio significa que el sistema electroquímico contiene una batería de litio, que se puede dividir aproximadamente en batería de litio y batería de litio. Debido a su naturaleza comercial de no contener litio metálico y ser recargable, la batería de litio se puede dividir en apariencia cilíndrica y cuadrada, y se compone principalmente de cuatro partes: material de electrodo positivo, material de electrodo negativo, electrolito y material de diafragma (este artículo es original, por favor especifique si es una reproducción).

Los diferentes materiales de ánodo y los materiales de ánodo utilizados en las baterías de litio se pueden dividir en diferentes tipos de baterías. Por ejemplo, los materiales anódicos comúnmente utilizados incluyen cobalato de litio, manganato de litio, níquel, fosfato de hierro y litio y materiales ternarios. Los materiales de ánodo comúnmente utilizados incluyen materiales de grafito y carbono, materiales a base de estaño, materiales de silicio y materiales a base de titanio. Entre ellos, el cobalato de litio es la mayoría de los materiales anódicos de las baterías de litio.

2. ¿Cuál es la dirección técnica de la batería de litio?

También se le llama tricobalto manganeso, lo que significa que tres materiales de níquel, cobalto y manganeso son materiales positivos, el grafito es el material positivo de la batería y su sal de níquel, sal de cobalto y sal de manganeso son materias primas. La proporción de níquel, cobalto y manganeso se puede ajustar según la situación real. Empresas de baterías con principales direcciones técnicas, como Japón y Corea, las baterías de fosfato de hierro y litio se basan en fosfato ferroso de litio como material negativo y grafito como material negativo, que es la principal dirección técnica de BYD; Las baterías de titanato de litio se pueden dividir en dos tipos. Uno es el titanato de litio como material catódico, mientras que el manganato de litio y el fosfato de hierro y litio son materiales ternarios y el material catódico de las baterías de litio. Esta es la dirección principal de Zhuhai Silver en la actualidad. El otro es titanato de litio como cátodo y batería de litio de cátodo de metal de litio o aleación de litio (este es un producto original, arrancador de automóvil cat, especifique la transferencia).

3. ¿Cuáles son las ventajas de la batería ternaria de litio?

La mayor ventaja de la batería ternaria de litio radica en su alta densidad de almacenamiento de energía, generalmente superior a 200 WH/kg, y en relación con los 90-120 Wh/kg del fosfato de hierro y litio, que es más adecuado para la demanda de kilometraje del mercado de turismos. . La temperatura de descomposición de los materiales de las baterías de litio ternarias es de aproximadamente 200 ℃, lo que liberará moléculas de oxígeno. En el caso de altas temperaturas y combustión rápida, baterías de electrolitos y riesgos de combustión espontánea y explosión, los requisitos de gestión para las baterías son muy altos. (OVP) debe estar compuesto por protección contra sobrecarga, protección contra descarga (UVP), protección contra sobretemperatura (OTP) y protección contra sobrecorriente (OCP). Por lo tanto, las baterías ternarias de litio son utilizadas por vehículos eléctricos puros en el mercado chino hasta en un 76%. Sin embargo, el número de autobuses eléctricos es sólo del 27,6%, mientras que el de fosfato de hierro y litio es del 64,9%.

4. ¿Por qué Tesla cambió al año 2170?

Las baterías número 18650 y 2170 utilizadas por Tesla son baterías de litio de copolímero ternario. 18650 es una batería cilíndrica con un diámetro de 18 mm y una longitud de 65 mm, y 2170 es una batería cilíndrica con un diámetro de 21 mm y una longitud de 70 mm. Como es imposible mejorar la densidad de energía y reducir el costo de la batería mediante el control del proceso y la materia prima, la batería 2170 con mayor volumen se convierte en una opción inevitable. Se espera que el modelo y el ModelX sean reemplazados después del primer uso del Model3.

Musk afirma que la batería de 2170 es la batería de mayor densidad de energía y la más barata del mundo, con una densidad de energía de hasta 300 WH/kg, que se relaciona con 233 WH/kg en 18650. La densidad de energía ha aumentado en casi un 20 %, pero el coste de su sistema de baterías es de 155 dólares/WH, lo que se relaciona con 171/18650 WH, lo que es una rebaja limitada. Aunque todavía queda un largo camino por recorrer antes de que Musk alcance el objetivo de 100 dólares por vatio hora, sigue siendo un paso adelante. El siguiente paso debería ser innovar con nuevos materiales para baterías para reducir costes. La batería de litio ternaria es un tipo de batería de litio compuesta de terpolímero de óxido de litio, níquel, cobalto y manganeso (Li (NiCoMn) O2). El producto precursor del material catódico compuesto ternario toma sal de níquel, sal de cobalto y sal de manganeso como materia prima, y ​​la proporción de níquel, cobalto y manganeso se puede ajustar según la situación real.

La seguridad es la máxima prioridad

Las características de la batería ternaria de litio son alta densidad de energía y alto voltaje, por lo que la batería con el mismo peso tiene mayor capacidad y el automóvil puede ir más lejos y más rápido. Sin embargo, su debilidad radica en su escasa estabilidad. Si hay un cortocircuito interno o la sustancia positiva entra en contacto con agua, se producirán llamas abiertas. Por lo tanto, generalmente se utiliza una capa de carcasa de acero como protección. El paquete de baterías de Tesla se compone de aproximadamente 7000 baterías 18650. Aunque Tesla proporciona protección integral para la batería, todavía existe riesgo de incendio en accidentes de colisión extremos.

Esto se debe a que estos dos materiales se descompondrán cuando alcancen una determinada temperatura. El litio ternario es aproximadamente 200 ℃ más bajo y el fosfato de litio y hierro es aproximadamente 800 ℃ más bajo. La reacción química del material de litio ternario es más intensa, lo que liberará moléculas de oxígeno y el electrolito se quemará rápidamente a alta temperatura, lo que provocará una reacción en cadena. En resumen, el litio ternario es más fácil de encender que el fosfato de litio y hierro. Vale la pena señalar que estamos hablando de materiales, no de baterías prefabricadas.

La batería de fosfato de hierro y litio es mucho más estable. Incluso si el panel está roto, el cortocircuito no explotará ni quemará, y la batería no se incendiará bajo la alta temperatura de 350 ℃ (no se pueden transportar tres baterías de litio a 180-250 ℃). Por lo tanto, en términos de rendimiento de seguridad, la batería de fosfato de hierro y litio es mejor.

Dado que los materiales ternarios de litio presentan riesgos potenciales para la seguridad, los fabricantes también están tratando de prevenir accidentes. De acuerdo con las características de pirólisis de los materiales ternarios de litio, los fabricantes concederán gran importancia a la protección contra sobrecargas (OVP), sobredescarga (UVP), sobretemperatura (OTP) y sobrecorriente (OCP). Tesla confía en la seguridad porque tiene un sistema de gestión de baterías que puede gestionar mejor sus baterías de litio más activas. Por supuesto, a medida que más y más empresas de baterías, empresas de automóviles y empresas profesionales de gestión de baterías continúan desarrollándose en este campo, cada vez más empresas también pueden lograr una excelente gestión de baterías, lo que mejorará enormemente la seguridad.