קיבולת גדולה יותר, כוח רב יותר, גודל קטן יותר, משקל קל יותר, ייצור המוני קל יותר ושימוש ברכיבים זולים יותר הם אתגרים בתכנון סוללות EV. במילים אחרות, זה מסתכם בעלות ובביצועים. חשבו על זה כעל פעולת איזון, שבה הקילו-וואט-שעה (קוט"ש) שהושג צריך לספק טווח מקסימלי, אך במחיר סביר לייצור. כתוצאה מכך, תראה לעתים קרובות תיאורי חבילות סוללות המפרטות את עלויות הייצור שלהן, יחד עם מספרים, הנעים בין 240 ל-280 דולר לקוט"ש במהלך הייצור, למשל.
אה, ובואו לא נשכח את הבטיחות. זכור את הפיאסקו של סמסונג גלקסי נוט 7 לפני כמה שנים, ואת המקבילה של סוללת ה-EV של שריפות רכבים והתמוטטויות שוות לצ'רנוביל. בתרחיש של אסון תגובת שרשרת נמלטת, מרווחים ובקרות תרמיות בין תאים בסוללה חבילה כדי למנוע מתא אחד להצית אחר, אחר וכו', מוסיפים למורכבות של פיתוח סוללת EV. ביניהם, אפילו לטסלה יש בעיות.
בעוד חבילת סוללות EV מורכבת משלושה חלקים עיקריים: תאי סוללה, מערכת ניהול סוללות, ומעין קופסה או מיכל שמחזיק אותם יחד, לעת עתה, נסתכל רק על הסוללות וכיצד הן התפתחו עם טסלה, אבל עדיין בעיה עבור טויוטה.
סוללת 18650 הגלילית היא סוללת ליתיום-יון בקוטר 18 מ"מ, אורך 65 מ"מ ומשקל של כ-47 גרם. במתח נומינלי של 3.7 וולט, כל סוללה יכולה להטעין עד 4.2 וולט ולהתרוקן במתח נמוך כמו 2.5 וולט, אחסון של עד 3500 mAh לתא.
בדומה לקבלים אלקטרוליטיים, סוללות הרכב החשמלי של טסלה מורכבות מיריעות ארוכות של אנודה וקתודה, מופרדות על ידי חומר מבודד מטען, מגולגלות וארוזות בחוזקה לתוך צילינדרים כדי לחסוך במקום ולאחסן כמה שיותר אנרגיה. הקתודה (טעינה שלילית) לכל גיליונות אנודה (טעונים חיוביים) יש כרטיסיות לחיבור מטענים דומים בין התאים, וכתוצאה מכך נוצרת סוללה חזקה - הם מסתכמים באחת, אם תרצו.
בדיוק כמו קבל, הוא מגדיל את הקיבול שלו על ידי צמצום המרווח בין יריעות האנודה והקתודה, שינוי הדיאלקטרי (חומר הבידוד שלמעלה בין היריעות) לאחד בעל הפרתטיביות גבוהה יותר, והגדלת שטח האנודה והקתודה. השלב הבא בסוללת (הכוח) של Tesla EV הוא ה-2170, בעלת צילינדר קצת יותר גדול מה-18650, בגודל 21 מ"מ x 70 מ"מ ומשקלה סביב 68 גרם. במתח נומינלי של 3.7 וולט, כל סוללה יכולה לטעון עד 4.2 וולט ופריקה נמוכה עד 2.5 וולט, אחסון של עד 4800 mAh לתא.
עם זאת, יש פשרה שעוסקת בעיקר בהתנגדות וחום לעומת הצורך בצנצנת קצת יותר גדולה. במקרה של ה-2170, הגידול בגודל צלחת האנודה/קתודה מביא לנתיב טעינה ארוך יותר, מה שאומר יותר התנגדות, ובכך יותר אנרגיה שבורחת מהסוללה כחום ומפריעה לדרישת הטעינה המהירה.
כדי ליצור סוללה מהדור הבא עם יותר כוח (אך ללא התנגדות מוגברת), מהנדסי טסלה תכננו סוללה גדולה משמעותית עם עיצוב שנקרא "טבלאות" שמקצר את הנתיב החשמלי ובכך מפחית את כמות החום שנוצרת מההתנגדות. הרבה מזה ניתן לייחס למי שעשוי להיות חוקרי הסוללות הטובים בעולם.
סוללת 4680 מתוכננת בצורת סליל אריחים לייצור פשוט יותר, עם גודל אריזה של 46 מ"מ בקוטר ו-80 מ"מ באורך. משקל אינו זמין, אך מדווחים כי מאפייני מתח אחרים דומים או זהים;עם זאת, כל תא מדורג בסביבות 9000 מיליאמפר/שעה, וזה מה שהופך את סוללות הלוח השטוחות החדשות של טסלה לכל כך טובות. כמו כן, מהירות הטעינה שלה עדיין טובה לביקוש מהיר.
אמנם נראה כי הגדלת גודלו של כל תא במקום כיווץ נוגדת את דרישות התכנון של הסוללה, אך השיפורים בקיבולת הכוח והשליטה התרמית של ה-4680 בהשוואה ל-18650 ו-2170 הביאו לפחות תאים באופן משמעותי בהשוואה לשימוש בסוללת 18650 ו-2170 -לדגמי טסלה מוקדמים יותר יש יותר כוח לכל ערכת סוללות באותו גודל.
מנקודת מבט מספרית, זה אומר שרק 960 תאים "4680" נדרשים כדי למלא את אותו החלל כמו 4,416 תאים "2170", אך עם יתרונות נוספים כמו עלויות ייצור נמוכות יותר לקוט"ש ושימוש ב-4680. ערכת הסוללות מגדילה את ההספק באופן משמעותי.
כאמור, ה-4680 צפוי להציע פי 5 אחסון אנרגיה ופי 6 הספק בהשוואה לסוללת 2170, מה שמתורגם לעלייה צפויה בנהיגה מ-82 קוט"ש ל-95 קוט"ש ב-Teslas החדישים בעלייה של קילומטראז' של עד 16%.
זכור, זה רק היסודות של סוללות טסלה, יש יותר מאחורי הטכנולוגיה. אבל זו התחלה טובה למאמר עתידי, שכן נלמד כיצד לנהל את צריכת החשמל של ערכת הסוללות, כמו גם לשלוט בבעיות הבטיחות סביב ייצור חום, אובדן חשמל, ו... כמובן... הסיכון של שריפות סוללת EV.
אם אתה אוהב את All-Things-Tesla, הנה ההזדמנות שלך לקנות גרסת Hot Wheels RC של טסלה Cybertruck.
Timothy Boyer הוא כתב טסלה ו-EV עבור Torque News בסינסינטי. מנוסה בשחזור רכב מוקדם, הוא משחזר באופן קבוע רכבים ישנים ומשנה מנועים כדי לשפר את הביצועים.עקוב אחרי Tim בטוויטר @TimBoyerWrites לחדשות יומיות של Tesla ו-EV.
זמן פרסום: 21-2-2022