Suurempi kapasiteetti, suurempi teho, pienempi koko, kevyempi paino, helpompi massavalmistus ja halvempien komponenttien käyttö ovat haasteita sähköautojen akkujen suunnittelussa. Toisin sanoen se tiivistyy kustannuksiin ja suorituskykyyn. Ajattele sitä tasapainoiluna, jossa saavutetun kilowattitunnin (kWh) on tarjottava maksimi kantama, mutta kohtuullisin valmistuskustannuksin. Tämän seurauksena näet usein akkupakkausten kuvauksia, joissa luetellaan niiden valmistuskustannukset sekä numerot, jotka vaihtelevat 240–280 dollaria/kWh esimerkiksi tuotannon aikana.
Älkäämme unohtako turvallisuutta.Muista Samsung Galaxy Note 7 -fiasko muutama vuosi sitten ja sähköautojen akkua vastaavat ajoneuvojen tulipalot ja Tšernobylin sulamiset. Karanneen ketjureaktion katastrofitilanteessa akun kennojen väliset etäisyydet ja lämmönsäädöt pakkaus estääksesi yhtä kennoa sytyttämästä toista, toista jne., lisäävät sähköajoneuvojen akkujen kehittämisen monimutkaisuutta. Niiden joukossa jopa Teslalla on ongelmia.
Sähköauton akku koostuu kolmesta pääosasta: akkukennoista, akunhallintajärjestelmästä ja jonkinlaisesta laatikosta tai säiliöstä, joka pitää ne yhdessä, mutta toistaiseksi tarkastellaan vain akkuja ja niiden kehitystä Teslan kanssa. mutta silti ongelma Toyotalle.
Sylinterimäinen 18650-akku on litiumioniakku, jonka halkaisija on 18 mm, pituus 65 mm ja paino noin 47 grammaa. 3,7 voltin nimellisjännitteellä jokainen akku voi ladata jopa 4,2 volttia ja purkaa niin vähän 2,5 volttia, joka voi tallentaa jopa 3500 mAh solua kohden.
Aivan kuten elektrolyyttikondensaattorit, Teslan sähköajoneuvojen akut koostuvat pitkistä anodi- ja katodilevyistä, jotka on erotettu toisistaan varausta eristävällä materiaalilla, rullattu rullalle ja pakattu tiiviisti sylintereihin tilan säästämiseksi ja mahdollisimman paljon energian varastoimiseksi. Nämä katodit (negatiivisesti varautuneet) Anodilevyissä (positiivisesti ladattuna) on jokaisella kielekkeellä samanlaisten latausten yhdistäminen kennojen välillä, mikä johtaa tehokkaaseen akkuun – jos haluat, niitä on yksi.
Kondensaattorin tapaan se lisää kapasitanssiaan pienentämällä anodin ja katodin välistä etäisyyttä, vaihtamalla eristettä (yllä mainittu eristemateriaali levyjen välillä) suuremmalle permittiivisyydelle ja lisäämällä anodin ja katodin pinta-alaa. Seuraava askel (teho) Tesla EV -akussa on 2170, jonka sylinteri on hieman suurempi kuin 18650:ssä, mitat 21 mm x 70 mm ja paino noin 68 grammaa. 3,7 voltin nimellisjännitteellä jokainen akku voi ladata jopa 4,2 volttia ja purkaus niinkin alhainen kuin 2,5 volttia, joka varastoi jopa 4800 mAh per kenno.
On kuitenkin olemassa kompromissi, joka koskee enimmäkseen vastusta ja lämpöä verrattuna hieman suuremman purkin tarpeeseen. 2170:n tapauksessa anodin/katodilevyn koon kasvu johtaa pidempään latauspolkuun, mikä tarkoittaa enemmän vastusta ja siten enemmän energiaa karkaa akusta lämpönä ja häiritsee pikalatausvaatimusta.
Luodakseen seuraavan sukupolven akun, jossa on enemmän tehoa (mutta ilman lisääntynyttä resistanssia), Teslan insinöörit suunnittelivat huomattavasti suuremman akun niin sanotulla "pöytämallilla", joka lyhentää sähköpolkua ja siten vähentää vastuksen tuottaman lämmön määrää. Suuri osa tästä voidaan johtua siitä, ketkä voivat olla maailman parhaita akkututkijoita.
4680-akku on suunniteltu laatoitettuun helix-muotoon yksinkertaisempaa valmistusta varten. Pakkauskoko on halkaisijaltaan 46 mm ja pituus 80 mm. Painoa ei ole saatavilla, mutta muiden jänniteominaisuuksien on raportoitu olevan samanlaisia tai identtisiä; Jokainen kenno on kuitenkin mitoitettu noin 9000 mAh:ksi, mikä tekee uusista Teslan litteistä akuista niin hyviä. Myös sen latausnopeus on edelleen hyvä nopeaan kysyntään.
Vaikka jokaisen kennon koon kasvattaminen pienentämisen sijaan saattaa näyttää olevan vastoin akun suunnitteluvaatimuksia, 4680:n tehokapasiteetin ja lämmönsäädön parannukset verrattuna malleihin 18650 ja 2170 johtivat huomattavasti vähemmän kennoja verrattuna 18650- ja 2170-akkuihin. -voimalla toimivissa aikaisemmissa Tesla-malleissa on enemmän tehoa samankokoista akkua kohden.
Numeerisesta näkökulmasta tämä tarkoittaa, että vain noin 960 "4680" kennoa tarvitaan täyttämään saman tilan kuin 4 416 "2170" kennoa, mutta lisäetuja, kuten alhaisemmat tuotantokustannukset per kWh ja käyttö 4680 Akku lisää tehoa merkittävästi.
Kuten mainittiin, 4680:n odotetaan tarjoavan viisi kertaa enemmän energiaa ja kuusi kertaa enemmän tehoa verrattuna 2170:n akkuun, mikä merkitsee odotettua ajoa 82 kWh:sta 95 kWh:iin uudemmissa Teslasin ajokilometreissä jopa 16 %.
Muista, että tämä on vain Teslan akkujen perusasiat, tekniikan takana on enemmän. Mutta tämä on hyvä alku tulevalle artikkelille, sillä opimme hallitsemaan akun virrankulutusta ja hallitsemaan ympärillä olevia turvallisuusongelmia. lämmöntuotto, tehohäviö ja… tietysti… sähköauton akkujen tulipalon vaara.
Jos pidät All-Things-Teslasta, tässä on tilaisuutesi ostaa Hot Wheels RC -versio Tesla Cybertruckista.
Timothy Boyer on Tesla- ja sähköautojen toimittaja Torque Newsille Cincinnatissa. Hän on kokenut autojen entisöinnin varhaisessa vaiheessa. Hän kunnostaa säännöllisesti vanhoja ajoneuvoja ja muuttaa moottoreita suorituskyvyn parantamiseksi. Seuraa Timiä Twitterissä @TimBoyerWrites saadaksesi päivittäisiä Tesla- ja EV-uutisia.
Postitusaika: 21.2.2022