باتری لیتیوم 18650 در اصل به باتری NI-MH و لیتیوم یون اشاره دارد.اکنون بیشتر نشان دهنده باتری لیتیوم یونی است زیرا باتری NI-MH در فرکانس کمتری استفاده شده است.

18650 نام خود را از اندازه سلول آن گرفته است: 18.6 میلی متر قطر و 65.2 میلی متر طول با وزن حدود 47 گرم.

LiFePO4 (LFP) و LiNiaCobMncO2 (NCM) محبوب ترین انواع هستند.تسلا تعداد بیشتری تست باتری را برای یافتن بهترین باتری برای خودروی الکتریکی خود انجام داده است و 18650 برنده آن است.18650 پایه توسعه فناوری باتری در این کشور شدتسلاخط تولید از آن زمان.

قبل از اینکه 18650 در صنعت خودروهای الکتریکی به کار گرفته شود، مدت‌هاست که در لوازم الکترونیکی مانند لپ‌تاپ، دوربین‌ها استفاده می‌شود، که آن را به قدیمی‌ترین و پایدارترین نوع باتری لیتیومی تبدیل می‌کند.پس از سال‌ها توسعه، تولیدکنندگان از پیشرفت فنی حاصل از محصولات الکترونیکی مصرفی در باتری‌های خودرو استفاده می‌کنند.

18650 در مقایسه با سایر اشکال پایین‌تر باتری، با کاربردهای مختلفی که نیازهای ولتاژ، جریان و اندازه متفاوتی دارند، سازگاری بالایی دارد.

18650 غیر سمی، قابل اشتعال، غیر قابل انفجار و عاری از آلودگی، تحت گواهی RoHS آزمایش شد.

پایداری حرارتی در دمای بالا نیز بهتر از سایر سیستم‌های Li-ion است.نرخ تخلیه 100٪ را در 65 درجه سانتیگراد می بیند.

علاوه بر این، سلول باتری در یک سیلندر فولادی مهر و موم شده است که امکان اندازه کوچکتر را فراهم می کند.به لطف شکل کوچک آن، حاوی مقدار کمی انرژی، خرابی یک واحد باتری کمترین تأثیر را بر عملکرد کلی باتری دارد.

به کسانی که در فضای باز شرکت دوچرخه برقی مانندSuper73، سطح ایمنی بالاتر برای مقاومت باتری در برابر ضربه در هنگام سواری در زمین های ناهموار مهم است.تسلادر انتخاب باتری محتاط بوده است، زیرا کسری بین سلول های باتری که در شرایط مختلف جاده ایجاد می شود، می تواند منجر به خطرات جدی مانند انفجار شود.

یک باتری لیتیومی 18650 دارای ظرفیت 1200 تا 3600 میلی آمپر ساعت است در حالی که باتری های دیگر حدود 800 میلی آمپر ساعت هستند.این ویژگی باعث می شود مجموعه باتری در صورت قرار گرفتن در کنار هم از 5000 میلی آمپر ساعت فراتر برود.

با همان وزن، ظرفیت باتری 18650 می تواند 1.5-2 برابر باتری NI-MH باشد.میزان خود تخلیه نیز کم است.

بر اساس اطلاعات ارائه شده از تسلا، سطح انرژی ویژه می تواند تا 250 وات ساعت بر کیلوگرم افزایش یابد تا محدوده مورد نیاز خودروهای الکتریکی تسلا را برآورده کند.

باتری 18650 در مقایسه با باتری های معمولی از عمر نسبتا طولانی برخوردار است.عمر چرخه می تواند 1000-2000 تحت نگهداری مناسب باشد.پس از سال‌ها توسعه، طراحی ساختاری، فناوری ساخت و تجهیزات مناسب هستند و هزینه عملیات و نگهداری کمتری را ممکن می‌سازد.

برای عملکرد فوق‌العاده‌اش، باتری لیتیومی 18650 را نیز می‌توان در آن یافتSuper73خطوط تولید، محبوب ترین برند دوچرخه های برقی قدیمی در ایالات متحده است.

با این حال، باتری لیتیومی 18650 همچنان با معایبی مانند خود گرمایش بالا، گروه بندی پیچیده و شارژ آهسته مواجه است، که دقیقاً دلیل همکاری تسلا با غول باتری پاناسونیک برای توسعه باتری لیتیومی 21700 است.

گفته می شود که مقرون به صرفه ترین باتری لیتیومی است که بالاترین انرژی ویژه را در خطوط تولید انبوه دارد.

قطر 21 میلی متر، طول 70 میلی متر، وزن 68 گرم.

شکل 1 - تفاوت حفظ ظرفیت (چپ) و عمر چرخه (راست) بین 18650 و 21700

ظرفیت تک سلولی افزایش یافت50%

باتری لیتیومی 21700 تولید شده توسط تسلا، می تواند به 3-4.8Ah در هر سلول برسد.

 

20 درصد از انرژی ویژه سیستم باتری اضافی

بر اساس داده‌های تسلا، باتری 18650 دارای چگالی انرژی در حدود 250 وات ساعت بر کیلوگرم است، در حالی که باتری 21700 می‌تواند تا 300 وات ساعت بر کیلوگرم افزایش یابد.

 

صرفه جویی 9 درصدی در هزینه سیستم باتری

از تجزیه و تحلیل تسلا، هزینه مجموعه باتری تقریباً 170 دلار در وات ساعت و 185 دلار در وات ساعت برای 21700 و 18650 است.مدل 3 با موفقیت هزینه سیستم باتری خود را 9 درصد کاهش داده است.

 

10% وزن سبک تر

با وجود اینکه باتری 21700 اندازه کلی بزرگ‌تری دارد، انرژی ویژه بالاتری را در یک سلول نگه می‌دارد، به این معنی که تعداد سلول‌های تک سلولی مورد نیاز برای انرژی خاص تا 33 درصد کاهش می‌یابد.همچنین مدیریت مجموعه باتری برای برنامه های مختلف آسان تر است.علاوه بر این، با توجه به نیاز کمتر به سلول، عدم وجود قطعات فلزی و الکترونیکی به کاهش وزن سیستم باتری کمک می کند.

گفته می شود که احتمالاً در آینده ای کوتاه، Super73 با مدل 21700 جایگزین 18650 برای تولید انبوه خواهد شد و از پرفروش ترین مدل شروع می شود.RX.

 

 

هنگامی که صحبت از خطوط تولید باتری و فرآیندها می شود، اشتراکات زیادی وجود دارد.بنابراین می توان با تغییر برخی از تنظیمات در سیستم تولید قبلی، ساخت باتری 18650 را به 21700 تغییر داد.

 

 

ارجاع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775320309186