¿Por qué Tesla insiste en usar baterías de óxido de cobalto y litio?

Como uno de los componentes centrales de los vehículos eléctricos, las baterías de Tesla han sido ridiculizadas y criticadas. Incluso después del explosivo crecimiento de las ventas, todavía hay muchos expertos de la industria que lo llaman "la tecnología de baterías es vieja" y "no tiene núcleo". Competitividad ". El motivo es que Tesla es la única empresa que utiliza la batería de óxido de cobalto de litio 18650. Esta batería se ha utilizado en portátiles, y es difícil meterse en el" elegante "de los vehículos eléctricos, y existen riesgos de seguridad. ¿Es este realmente el caso?

Según los informes, como respaldo de la producción de energía, el papel de las baterías en los vehículos eléctricos es evidente. Debido a su rendimiento estable, alto factor de seguridad y alta capacidad de carga de ciclo, la batería de fosfato de hierro y litio es la primera opción para baterías de energía en el mercado, como Chevrolet Volt, Nissan Leaf, BYD E6 y Fisker Karma.

Usando una batería de óxido de cobalto de litio en un automóvil, Tesla cuenta como la primera

Tesla es algo diferente, y su Roadster y ModelS usan una batería de óxido de cobalto de litio 18650. En comparación con la batería de fosfato de hierro y litio, la batería tiene tecnología madura, alta potencia, alta densidad de energía y alta consistencia, pero el factor de seguridad es bajo, las características térmicas y eléctricas son malas y el costo es relativamente alto.

Según los expertos de la industria, el voltaje externo de la batería 18650 se sobrecalentará si es inferior a 2,7 V o superior a 3,3 V. Si el paquete de baterías es grande y el gradiente de temperatura dentro del grupo no está bien controlado, existe un alto riesgo de incendio. La clave de la tecnología de las baterías es precisamente el voltaje, la corriente y el control del calor. No es de extrañar que Tesla haya sido criticada por no ser confiable con la tecnología de baterías.

Pero, de hecho, las baterías de fosfato de hierro y litio que se consideran más seguras y confiables no son infalibles. En la preparación del proceso de sinterización, es probable que el óxido de hierro se reduzca a hierro elemental en un entorno de alta temperatura, y el hierro elemental provoca un microcortocircuito de la batería, que es una sustancia muy tabú en la batería. Además, la batería de fosfato de hierro y litio tiene una gran diferencia en las curvas de carga y descarga en la producción real, mala consistencia y baja densidad de energía, lo que afecta directamente la resistencia sensible de los vehículos eléctricos. Según el último informe de investigación de Haitong International Securities Co., la densidad de energía (170 wh / kg) de la batería Tesla es aproximadamente el doble que la de la batería de fosfato de hierro y litio para vehículos eléctricos BYD.

¿Por qué Tesla insiste en usar baterías de óxido de cobalto y litio?

La batería 18650 utilizada por Tesla fue

en los 1970s. La Sra. Whittingham de la Universidad de Binghamton en el Reino Unido inventó la batería 18650. Esta batería se usa a menudo en productos digitales como computadoras portátiles y linternas antideslumbrantes. En los automóviles se utiliza una batería de litio cilíndrica con un diámetro de 18 mm y una altura de 65 mm. Tesla es la primera persona en comer cangrejos.

El director de tecnología de baterías de Tesla, Kurt Kelty, dijo una vez: Tesla también probó más de 300 tipos de baterías en el mercado, incluidas baterías de placa y cuadradas, y finalmente eligió la batería 18650 de Panasonic. Por un lado, el 18650 tiene una mayor densidad de energía. Y la estabilidad y la consistencia son mejores. Por otro lado, el 18650 puede reducir efectivamente el costo del sistema de batería. Además, aunque el tamaño de cada unidad de batería es pequeño, la energía de cada unidad se puede controlar a un rango pequeño y la zona de falla se puede reducir incluso si una unidad del paquete de batería falla debido al uso de una batería de gran tamaño. unidad de batería. Además, cada año se producen miles de millones de celdas de batería 18650 en todo el mundo, y el nivel de seguridad mejora constantemente.

El sitio web oficial de Panasonic muestra que el modelo de batería de litio NCR18650 es un modelo de alta energía (alta capacidad), los voltios nominales de la batería son de 3,6 V, la capacidad mínima nominal es de 2750 mAh y el peso es de 45,5 gramos. Además, el 18650 utilizado en los ModelS de segunda generación de Tesla es un 30% más eficiente energéticamente que el Roadster anterior.

Según Tesla CTO JBStraubel: desde la transición de Roadster a ModelS durante cuatro años, el componente de la batería se ha reducido en aproximadamente un 44% y seguirá disminuyendo. Matsushita invirtió $ 30 millones en Tesla en 2010 y se convirtió en uno de sus accionistas. Y en 2011, se alcanzará un acuerdo estratégico, que será responsable del suministro de baterías de Tesla para todos los vehículos en los próximos cinco años. Según el pronóstico actual de Tesla de 20.000 unidades por año, la Panasonic 18650 se ensamblará en más de 80.000 modelos.

La reorganización mágica de la batería de litio 6831

18650 tiene un riesgo de seguridad. Es un hecho indiscutible. ¿Cómo "lo consigue" Tesla? El arma secreta radica en su sistema de gestión de batería. La solución es combinar las baterías empaquetadas Panasonic 18650 de 6831 amperios-hora alrededor de 20 y 8 horas en serie y en paralelo.

¿Por qué Tesla insiste en usar baterías de óxido de cobalto y litio?

Sistema de alimentación de coche deportivo eléctrico Tesla Roadster

Para conducir un automóvil eléctrico, se requieren una gran cantidad de baterías 18650. El sistema de batería TeslaRoadster contiene 6831 baterías pequeñas, mientras que el TeslaModelS es de hasta 8000 nudos. Es especialmente importante organizar y ensamblar esta gran cantidad de baterías pequeñas.

En este momento, Marc Tarpenning, uno de los fundadores de Tesla, fue útil. Era un experto en este campo y vendió una empresa con éxito. Trasladó el campo de control de la red a un modelo de cientos de miles de servidores y se trasladó al campo de control del sistema de batería de Tesla. A través de un año de DOE (diseño de experimento, diseño experimental), controló con éxito esta sección 6831 con gestión jerárquica. Batería pequeña y voltaje y temperatura:

69 baterías 18650 se empaquetan en paralelo en un bloque de batería;

99 bloques de batería están conectados en serie para formar una batería;

11 hojas de batería forman un paquete de batería, con un total de 6831 nudos.

Solo estos niveles no son suficientes. Para cada nivel, debemos monitorearlos. Por lo tanto, tienen fusibles en cada unidad de batería, en cada bloque de batería y en cada batería. Una vez que la batería se sobrecalienta o la corriente es demasiado alta, se derretirá inmediatamente el fusible y desconectará la salida.

Solo un fusible no es suficiente, entonces:

BMB (placa de monitor de batería) es una placa de monitorización de batería en cada celda para controlar el voltaje, la temperatura y el voltaje de salida de cada celda.

En todo el paquete de baterías, se proporciona un BSM (Monitor del sistema de baterías) para monitorear el entorno de trabajo de todo el paquete de baterías, incluida la corriente, el voltaje, la temperatura, la humedad, los cojinetes, el humo, etc.

A nivel del vehículo, se proporciona un VSM (Vehicle System Monitor) para monitorear el BSM.

Tal sistema de control de batería se convirtió en la tecnología central de Tesla. Cuando Tesla acaba de anunciar el costoso sistema (los rumores superan los 20.000 dólares estadounidenses), muchas personas de la industria lo cantaron unánimemente, pensando que se colocarían 7.000 baterías. El comportamiento en el coche es ridículo. Pero los hechos les dieron una fuerte respuesta. El Chevrolet Volt se incendió y el modelo FiskerKarma tuvo tres eventos de combustión espontánea en un año. En contraste, ni Roadster ni TeslaModelS de Telsa, nunca habían tenido un evento de combustión espontánea.

¿Por qué Tesla insiste en usar baterías de óxido de cobalto y litio?

Diseño de marco y panel TeslaModelS

Tesla ha cooperado con Toyota, Daimler y otros fabricantes en el campo de los vehículos eléctricos, incluida la energía de la batería para modelos inteligentes, Mercedes-Benz clase A, Mercedes-Benz clase B y otros modelos eléctricos. El vehículo eléctrico Toyota RAV4 proporciona paquetes de baterías y motores. Actualmente, Daimler tiene una participación del 4,3% en Tesla y Toyota también tiene una participación del 2,9% en Tesla. Sin embargo, debido al corto período de tiempo y la pequeña cantidad de productos que Tesla ha puesto oficialmente en el mercado, el sistema de batería Tesla, teóricamente perfecto, debe seguir enfrentándose a pruebas prácticas.