Avec le développement rapide des véhicules à énergies nouvelles ces dernières années, les batteries lithium-ion sont également devenues populaires. Les batteries au lithium de puissance ont toujours été un domaine important des véhicules à énergies nouvelles, et quiconque maîtrise les batteries au lithium de puissance maîtrisera les véhicules à énergies nouvelles. Parmi les batteries au lithium de puissance, la plus accrocheuse est la batterie lithium-ion.
La densité d'énergie de la batterie lithium-ion est très élevée, sa capacité est de 1,5 à 2 fois supérieure à celle de la batterie NiMH de même poids et son taux d'autodécharge est très faible. De plus, les batteries lithium-ion n'ont pratiquement aucun effet mémoire et aucune substance toxique. Ces avantages des batteries lithium-ion les rendent largement utilisées dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles.
Les batteries lithium-ion cylindriques largement utilisées de nos jours comprennent les batteries 18650 et 21700.
Batterie 18650 :
Les batteries 18650 faisaient à l'origine référence aux batteries nickel-hydrogène et aux batteries lithium-ion, mais comme les batteries nickel-hydrogène sont désormais moins utilisées, elles font désormais davantage référence aux batteries lithium-ion. 18650 est un modèle de batterie lithium-ion standard mis en place par la société japonaise SONY, l'ancêtre des batteries lithium-ion, afin de réduire les coûts. Parmi eux, 18 représente un diamètre de 18 mm, 65 représente une longueur de 65 mm et 0 représente une pile cylindrique. Les batteries 18650 courantes comprennent les batteries lithium-ion ternaires et les batteries lithium fer phosphate.
En ce qui concerne les batteries 18650, Tesla doit être mentionné. Au cours du développement des batteries de véhicules électriques, Tesla a testé de nombreux types de batteries, mais s'est finalement concentré sur les batteries 18650, en utilisant des cellules 18650 comme voie technique pour les batteries de véhicules électriques à énergie nouvelle. On peut dire que la raison pour laquelle Tesla a les mêmes performances que les véhicules à carburant traditionnels n'est pas seulement due à sa technologie de moteur électrique, mais aussi grâce à la technologie de batterie avancée de Tesla. Alors pourquoi Tesla a-t-il choisi des batteries 18650 comme source d'alimentation ?
Processus mature et cohérent
Avant d'entrer dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle, la batterie 18650 avait été largement utilisée dans les produits électroniques, ce qui en faisait la batterie lithium-ion la plus ancienne, la plus mature et la plus stable. Après des années d'accumulation d'expérience pertinente, les fabricants japonais ont appliqué la technologie de pointe accumulée par la batterie 18650 dans les produits de consommation au domaine des batteries automobiles. Panasonic est l'une des plus grandes entreprises au monde dans le domaine de la technologie et de l'échelle des batteries. Comparé à d'autres fabricants, il présente le moins de défauts de produit et une plus grande échelle, ce qui facilite le choix de batteries avec une bonne cohérence.
En revanche, d'autres batteries, telles que les batteries lithium-ion empilées, sont loin d'être suffisamment matures, et de nombreux produits ne peuvent pas être unifiés en termes de taille, et les processus de production possédés par les fabricants de batteries ne peuvent pas répondre aux conditions. Dans l'ensemble, la consistance des batteries ne peut pas atteindre le niveau des batteries 18650. Si la consistance des batteries ne peut pas répondre aux exigences, la gestion des packs de batteries formés par un grand nombre de batteries en série ou en parallèle ne permettra pas à chaque batterie de mieux performer, et la cellule de batterie 18650 peut résoudre efficacement ce problème.
Performances de sécurité élevées
Les batteries lithium-ion 18650 ont des performances de sécurité élevées, n'explosent pas et ne brûlent pas; Non toxique, sans pollution, marque RoHS certifiée ; Et il a une bonne résistance aux hautes températures, avec une efficacité de décharge de 100% sous 65 degrés C.
Les batteries 18650 sont généralement emballées dans des coques en acier, ce qui peut minimiser la survenue d'accidents de sécurité et améliorer la sécurité dans des situations extrêmes telles que les collisions de voitures. De plus, la taille de chaque cellule de batterie du 18650 est petite, ce qui permet de contrôler l'énergie de chaque cellule dans une petite plage. Par rapport à l'utilisation de cellules de batterie de grande taille, même si une cellule du bloc-batterie tombe en panne, l'impact de la panne peut être réduit.
La capacité des batteries lithium-ion 18650 est généralement comprise entre 1200mah et 3600mah, tandis que la capacité générale de la batterie n'est que d'environ 800mah. S'il est combiné dans une batterie lithium-ion 18650, la batterie lithium-ion 18650 peut dépasser 5000mah. Sa capacité est de 1,5 à 2 fois supérieure à celle d'une batterie nickel-hydrogène de même poids et son taux d'autodécharge est très faible. La densité d'énergie de la cellule de batterie 18650 peut actuellement atteindre le niveau de 250Wh/kg, répondant aux exigences élevées de Tesla.
Faible coût et haute rentabilité
La durée de vie des batteries lithium-ion 18650 est très longue, avec une durée de vie de plus de 500 fois lors d'une utilisation normale, soit plus du double de celle des batteries ordinaires. Le produit 18650 a un haut niveau de maturité technologique, y compris la conception structurelle, la technologie de fabrication, l'équipement de fabrication et la technologie dérivée du module 18650, qui ont tous réduit ses coûts d'exploitation et de maintenance.
La batterie 18650, qui est actuellement largement utilisée, a un historique de développement de plusieurs années. Bien que sa technologie soit relativement mature par rapport à d'autres types de batteries, elle est toujours confrontée à des problèmes tels qu'une production de chaleur élevée, un regroupement complexe et l'incapacité à réaliser une charge rapide. Dans ce contexte, 21700 piles ternaires cylindriques ont vu le jour.
21700 piles :
La batterie 21700 est le modèle de batterie cylindrique, se référant spécifiquement à : 21 fait référence au diamètre extérieur de la batterie cylindrique étant de 21 mm ; 700 fait référence à une batterie cylindrique d'une hauteur de 70,0 mm.
Il s'agit d'un nouveau modèle développé pour répondre aux exigences des véhicules électriques pour une autonomie plus longue et améliorer l'utilisation efficace de l'espace de la batterie du véhicule. Par rapport à la batterie lithium-ion cylindrique 18650 commune, la capacité de 21700 peut être augmentée de plus de 35 % en utilisant le même matériau.
Le nouveau 21700 présente quatre avantages significatifs :
(1) Augmentation de 35 % de la capacité de la batterie individuelle. Prenant l'exemple de la batterie 21700 produite par Tesla, après le passage du modèle 18650 au modèle 21700, la capacité de batterie unique de la batterie peut atteindre 3-4. 8Ah, augmentant considérablement de 35% .
(2) La densité d'énergie du système de batterie a augmenté d'environ 20 %. Selon les données divulguées par Tesla, la densité d'énergie du système de batterie 18650 utilisé au début était d'environ 250 Wh/kg. Plus tard, la densité d'énergie du système de batterie 21700 produit par Tesla était d'environ 300 Wh/kg, et la densité d'énergie volumique de la batterie 21700 était de près de 20 % supérieure à celle de la 18650 d'origine.
(3) Le coût du système devrait diminuer d'environ 9 % . Selon l'analyse des informations sur les prix des batteries divulguées par Tesla, le système de batterie lithium-ion de puissance pour les batteries 21700 est au prix de 170 $/Wh, tandis que le système de batterie 18650 est au prix de 185 $/Wh. Après avoir utilisé des batteries 21700 sur la Model 3, le coût du système de batterie seul peut être réduit d'environ 9 % .
(4) Le poids du système devrait diminuer d'environ 10 %. Le volume global de 21700 est supérieur à 18650. À mesure que la capacité des cellules individuelles augmente, la densité d'énergie des cellules augmente. Par conséquent, le nombre de cellules de batterie nécessaires à la même énergie peut être réduit d'environ 1/3. Cela réduit non seulement la difficulté de gestion du système, mais réduit également le nombre de composants structurels métalliques et d'accessoires électriques utilisés dans le bloc-batterie, réduisant encore le poids de la batterie. Après que Samsung SDI soit passé à un nouvel ensemble de batteries 21700, il a été constaté que le système réduisait son poids de 10 % par rapport à la batterie actuelle.
La haute fiabilité et les performances stables de la batterie 18650 ont été maintenues, et les performances de la batterie 21700 se sont considérablement améliorées par rapport à la 18650 dans tous les aspects. De plus, par rapport aux autres modèles de batterie, la 21700 est similaire à la batterie 18650 plus mature en termes de sélection des matières premières, de processus de fabrication et de processus technique. Par conséquent, la plupart des lignes de production de 18650 et 21700 sont compatibles, et certaines entreprises sont plus stables en écrivant des articles sur la ligne de production et en la rapprochant de la compatibilité de 21700 et 18650.
La recherche d'une énergie spécifique élevée pour les batteries au lithium de puissance est devenue une tendance irréversible, et de nombreuses entreprises de batteries se tournent vers la disposition des batteries 21700. Certaines entreprises importent leurs lignes de production de l'étranger, mais les assemblent elles-mêmes, ce qui leur permet d'investir à moindre coût pour réaliser la conversion de 18650 à 21700.