Công suất lớn hơn, công suất lớn hơn, kích thước nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn, sản xuất hàng loạt dễ dàng hơn và việc sử dụng các bộ phận rẻ hơn là những thách thức trong việc thiết kế pin xe điện. Nói cách khác, nó tập trung vào chi phí và hiệu suất. Hãy coi đó như một hành động cân bằng, trong đó kilowatt giờ (kWh) đạt được cần cung cấp phạm vi hoạt động tối đa nhưng với chi phí sản xuất hợp lý. Do đó, bạn sẽ thường thấy các mô tả bộ pin liệt kê chi phí sản xuất của chúng, cùng với các con số, dao động từ $240 đến $280/kWh trong quá trình sản xuất chẳng hạn.
Ồ, và đừng quên sự an toàn. Hãy nhớ đến sự thất bại của Samsung Galaxy Note 7 vài năm trước và pin EV tương đương với cháy xe và tan chảy tương đương Chernobyl. Trong kịch bản thảm họa phản ứng dây chuyền cấp tốc, khoảng cách và điều khiển nhiệt giữa các tế bào trong pin gói để ngăn chặn một tế bào đốt cháy một tế bào khác, một tế bào khác, v.v., làm tăng thêm sự phức tạp trong việc phát triển pin EV. Trong số đó, ngay cả Tesla cũng gặp vấn đề.
Mặc dù bộ pin xe điện bao gồm ba phần chính: pin, hệ thống quản lý pin và một số loại hộp hoặc thùng chứa để giữ chúng lại với nhau, nhưng hiện tại, chúng ta sẽ chỉ xem xét pin và cách chúng phát triển cùng với Tesla, nhưng vẫn là một vấn đề đối với Toyota.
Pin 18650 hình trụ là pin lithium-ion có đường kính 18 mm, dài 65 mm và trọng lượng khoảng 47 gram. Ở điện áp danh định 3,7 volt, mỗi pin có thể sạc lên tới 4,2 volt và xả ở mức thấp là 2,5 volt, lưu trữ lên tới 3500 mAh mỗi tế bào.
Giống như các tụ điện điện phân, pin xe điện của Tesla bao gồm các tấm cực dương và cực âm dài, được ngăn cách bằng vật liệu cách điện, cuộn lại và đóng chặt thành các hình trụ để tiết kiệm không gian và lưu trữ nhiều năng lượng nhất có thể. Các cực âm này (tích điện âm) và Mỗi tấm cực dương (tích điện dương) đều có các tab để kết nối các điện tích tương tự giữa các ô, tạo ra một cục pin mạnh—chúng sẽ cộng lại thành một, nếu bạn muốn.
Cũng giống như tụ điện, nó tăng điện dung bằng cách giảm khoảng cách giữa các tấm cực dương và cực âm, thay đổi chất điện môi (vật liệu cách điện ở trên giữa các tấm) thành chất điện môi có độ thấm cao hơn và tăng diện tích của cực dương và cực âm Bước tiếp theo trong pin Tesla EV (điện) là 2170, có hình trụ lớn hơn một chút so với 18650, kích thước 21mm x 70mm và nặng khoảng 68 gram. Ở điện áp danh định 3,7 volt, mỗi pin có thể sạc lên tới 4,2 volt và phóng điện ở mức thấp nhất là 2,5 volt, lưu trữ tới 4800 mAh mỗi tế bào.
Tuy nhiên, có một sự đánh đổi, chủ yếu là về điện trở và nhiệt so với việc cần một bình lớn hơn một chút. Trong trường hợp của 2170, việc tăng kích thước tấm cực dương/cực âm dẫn đến đường sạc dài hơn, nghĩa là có nhiều điện trở hơn, do đó nhiều hơn năng lượng thoát ra khỏi pin dưới dạng nhiệt và cản trở yêu cầu sạc nhanh.
Để tạo ra pin thế hệ tiếp theo có nhiều năng lượng hơn (nhưng không tăng điện trở), các kỹ sư của Tesla đã thiết kế một loại pin lớn hơn đáng kể với thiết kế được gọi là “bàn” giúp rút ngắn đường dẫn điện và do đó giảm lượng nhiệt do điện trở tạo ra. Phần lớn điều này có thể là do ai có thể là nhà nghiên cứu pin giỏi nhất trên thế giới.
Pin 4680 được thiết kế ở dạng xoắn ốc lát gạch để sản xuất đơn giản hơn, với kích thước gói là đường kính 46mm và chiều dài 80mm. Không có trọng lượng nhưng các đặc tính điện áp khác được báo cáo là tương tự hoặc giống hệt nhau;tuy nhiên, mỗi ô được đánh giá ở mức khoảng 9000 mAh, đây là điều làm cho pin màn hình phẳng mới của Tesla trở nên tốt như vậy. Ngoài ra, tốc độ sạc của nó vẫn tốt cho nhu cầu nhanh.
Mặc dù việc tăng kích thước của từng ô thay vì thu nhỏ có vẻ đi ngược lại yêu cầu thiết kế của pin, nhưng những cải tiến về công suất điện và khả năng kiểm soát nhiệt của 4680 so với 18650 và 2170 đã dẫn đến số lượng ô ít hơn đáng kể so với việc sử dụng Pin 18650 và 2170. -Powered các mẫu Tesla trước đó có nhiều năng lượng hơn cho mỗi bộ pin có cùng kích thước.
Từ góc độ số học, điều này có nghĩa là chỉ cần khoảng 960 ô “4680” để lấp đầy cùng một không gian với 4.416 ô “2170”, nhưng với những lợi ích bổ sung như chi phí sản xuất trên mỗi kWh thấp hơn và việc sử dụng 4680 bộ pin giúp tăng công suất đáng kể.
Như đã đề cập, 4680 dự kiến sẽ cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng gấp 5 lần và công suất gấp 6 lần so với pin 2170, điều này có nghĩa là mức tăng năng lượng lái xe dự kiến từ 82 kWh lên 95 kWh ở Teslas Mileage mới hơn tăng tới 16%.
Hãy nhớ rằng, đây chỉ là những điều cơ bản về pin Tesla, còn nhiều điều đằng sau công nghệ này. Nhưng đây là khởi đầu tốt cho một bài viết trong tương lai, vì chúng ta sẽ tìm hiểu cách quản lý việc sử dụng năng lượng của bộ pin, cũng như kiểm soát các vấn đề an toàn xung quanh sinh nhiệt, mất điện, và… tất nhiên… nguy cơ cháy pin xe điện.
Nếu bạn thích All-Things-Tesla, đây là cơ hội để bạn mua phiên bản Hot Wheels RC của Tesla Cybertruck.
Timothy Boyer là phóng viên Tesla và EV cho Torque News ở Cincinnati. Có kinh nghiệm trong việc phục hồi ô tô thời kỳ đầu, anh ấy thường xuyên khôi phục các phương tiện cũ và sửa đổi động cơ để cải thiện hiệu suất. Hãy theo dõi Tim trên Twitter @TimBoyerWrites để biết tin tức hàng ngày về Tesla và EV.
Thời gian đăng: Feb-21-2022