Η μπαταρία λιθίου 18650 αναφέρεται αρχικά σε μπαταρία NI-MH και ιόντων λιθίου.Τώρα αντιπροσωπεύει ως επί το πλείστον μπαταρία ιόντων λιθίου αφού η μπαταρία NI-MH έχει χρησιμοποιηθεί σε μικρότερη συχνότητα.

Το 18650 πήρε το όνομά του από το μέγεθος κυψέλης του: 18,6 mm σε διάμετρο και 65,2 mm σε μήκος με βάρος περίπου 47 g.

Τα LiFePO4(LFP) και LiNiaCobMncO2(NCM) είναι οι πιο δημοφιλείς τύποι.Η Tesla πραγματοποίησε μεγαλύτερο αριθμό δοκιμών μπαταρίας προκειμένου να βρει την καλύτερη μπαταρία για το ηλεκτρικό της όχημα και το 18650 είναι ο νικητής.Το 18650 έγινε η βάση της ανάπτυξης τεχνολογίας μπαταριώνTeslaγραμμή παραγωγής της έκτοτε.

Πριν υιοθετηθεί στη βιομηχανία ηλεκτρικών οχημάτων, το 18650 έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό σε ηλεκτρονικά είδη όπως φορητούς υπολογιστές, κάμερες, γεγονός που το καθιστά τον παλαιότερο, πιο σταθερό τύπο μπαταρίας λιθίου.Μετά από χρόνια ανάπτυξης, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν την τεχνική βελτίωση που κερδίζουν από τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα στις μπαταρίες των οχημάτων.

Σε σύγκριση με άλλες κατώτερες μορφές μπαταρίας, η 18650 είναι εξαιρετικά συμβατή με διάφορες εφαρμογές που έχουν διαφορετικές απαιτήσεις τάσης, ρεύματος και μεγέθους.

Το 18650 δοκιμάστηκε ως μη τοξικό, εύφλεκτο, μη εκρηκτικό και χωρίς μόλυνση, σύμφωνα με την πιστοποίηση RoHS.

Η θερμική σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες υπερτερεί επίσης των άλλων συστημάτων Li-ion.Βλέπει ρυθμό εκφόρτισης 100% στους 65℃.

Επιπλέον, η κυψέλη της μπαταρίας σφραγίζεται σε χαλύβδινο κύλινδρο, γεγονός που επιτρέπει τη δυνατότητα μικρότερου μεγέθους.Χάρη στο μικροσκοπικό σχήμα του, που περιέχει μικρή ποσότητα ενέργειας, η αστοχία μιας μονάδας μπαταρίας έχει τον ελάχιστο αντίκτυπο στη συνολική απόδοση της μπαταρίας.

Σε αυτές τις εταιρείες υπαίθριων ηλεκτρικών ποδηλάτων όπωςSuper73, υψηλότερο επίπεδο ασφάλειας είναι σημαντικό για να αντιστέκεται η μπαταρία σε κραδασμούς όταν οδηγείτε σε ανώμαλο έδαφος.Teslaήταν προσεκτικός στην επιλογή της μπαταρίας, καθώς το κλάσμα μεταξύ των στοιχείων της μπαταρίας που δημιουργείται από διαφορετικές συνθήκες του δρόμου μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρούς κινδύνους όπως έκρηξη.

Μια μπαταρία λιθίου 18650 έχει χωρητικότητα 1200mAh – 3600mAh ενώ άλλες έχουν περίπου 800mAh.Αυτή η λειτουργία επιτρέπει στο σετ μπαταριών να ξεπεράσει τα 5000 mAh, αν συνδυάζονται.

Με το ίδιο βάρος, η χωρητικότητα της μπαταρίας 18650 μπορεί να είναι 1,5-2 φορές μεγαλύτερη από αυτή της μπαταρίας NI-MH.Ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης είναι επίσης χαμηλός.

Σύμφωνα με στοιχεία που παρέχονται από την Tesla, το συγκεκριμένο επίπεδο ενέργειας μπορεί να φτάσει έως και τις 250 Wh/kg για να καλύψει την απαίτηση αυτονομίας των ηλεκτρικών οχημάτων Tesla.

Η μπαταρία 18650 έχει αρκετά μεγάλη διάρκεια σε σύγκριση με τις κανονικές μπαταρίες.Η διάρκεια ζωής του κύκλου μπορεί να είναι 1000-2000 με σωστή συντήρηση.Μετά από χρόνια ανάπτυξης, ο δομικός σχεδιασμός, η τεχνολογία κατασκευής και ο εξοπλισμός είναι ικανοί, επιτρέποντας χαμηλότερο κόστος λειτουργίας και συντήρησης.

Για τις εξαιρετικές επιδόσεις της, η μπαταρία λιθίου 18650 βρίσκεται επίσης σεSuper73's γραμμές παραγωγής, η πιο δημοφιλής μάρκα vintage ηλεκτρικών ποδηλάτων στις ΗΠΑ.

Ωστόσο, η μπαταρία λιθίου 18650 εξακολουθεί να αντιμετωπίζει ορισμένα μειονεκτήματα, όπως υψηλή αυτοθέρμανση, περίπλοκη ομαδοποίηση και αργή φόρτιση, που είναι ο ακριβής λόγος που η Tesla συνεργάζεται με τον γίγαντα μπαταριών Panasonic για την ανάπτυξη της μπαταρίας λιθίου 21700.

Λέγεται ότι είναι η πιο οικονομική μπαταρία λιθίου που έχει την υψηλότερη ειδική ενέργεια σε γραμμές μαζικής παραγωγής.

Διάμετρος 21mm, Μήκος 70mm, Βάρος 68g.

Εικόνα 1 – Η διαφορά της διατήρησης χωρητικότητας (αριστερά) και της διάρκειας ζωής κύκλου (δεξιά) μεταξύ 18650 και 21700

Η χωρητικότητα ενός κυττάρου αυξήθηκε κατά50%

Η μπαταρία λιθίου 21700 που κατασκευάζει η Tesla, μπορεί να φτάσει τα 3-4,8Ah ανά κυψέλη.

 

Επιπλέον 20% της ειδικής ενέργειας του συστήματος μπαταρίας

Σύμφωνα με στοιχεία της Tesla, η μπαταρία 18650 έχει ενεργειακή πυκνότητα περίπου 250 Wh/kg ενώ η 21700 μπορεί να φτάσει έως και τις 300 Wh/kg.

 

Εξοικονόμηση 9% στο κόστος του συστήματος μπαταρίας

Από την ανάλυση της Tesla, το κόστος του σετ μπαταριών είναι περίπου 170 $/Wh και 185 $/Wh για τα 21700 και 18650 αντίστοιχα.Το Model 3 μείωσε με επιτυχία το κόστος του κατά 9% στο σύστημα μπαταρίας.

 

10% ελαφρύτερο σε βάρος

Παρόλο που η μπαταρία 21700 έχει μεγαλύτερο συνολικό μέγεθος, διατηρεί υψηλότερη ειδική ενέργεια σε μία κυψέλη, πράγμα που σημαίνει ότι ο αριθμός των μεμονωμένων κυψελών που απαιτούνται για συγκεκριμένη ενέργεια μειώνεται κατά 33%.Είναι επίσης πιο εύκολο να διαχειριστείτε το σετ μπαταριών για διαφορετικές εφαρμογές.Επιπλέον, καθώς χρειάζονται λιγότερα κύτταρα, η απουσία μεταλλικών και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων θα βοηθήσει το σύστημα της μπαταρίας να χάσει βάρος.

Λέγεται ότι το Super73 είναι πιθανό να αντικαταστήσει το 18650 με το 21700 για μαζική παραγωγή στο σύντομο μέλλον, ξεκινώντας από το μοντέλο best sellerRX.

 

 

Υπάρχουν πολλά κοινά όσον αφορά τις γραμμές παραγωγής μπαταριών και τις διαδικασίες.Έτσι, είναι δυνατό να τροποποιήσετε την κατασκευή της μπαταρίας 18650 σε 21700's αλλάζοντας ορισμένες από τις διαμορφώσεις στο προηγούμενο σύστημα παραγωγής.

 

 

Αναφορά:

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