Цилиндрические элементы в батареях, как залог хорошей дальности на заряде?
Tesla Model 3, Lucid Air и пикап Rivian R1T являются лидерами по дальности и эффективности в своих классах. У трех автопроизводителей есть общий ключевой выбор технологий. Помимо того что они нацелены на производство только электромобилей, каждый из них отдает предпочтение цилиндрическим элементам в высоковольтных батареях.
В конце прошлого месяца на официальном запуске завода компании генерального директора Lucid Питера Роулинсона спросили о выборе цилиндрических элементов — в Air и, возможно, в последующих моделях.
«Мы не зависим от формата ячеек», — сказал Роулинсон, указав, что Tesla также использует призматические ячейки (в ограниченном количестве транспортных средств для Китая, с более стабильным химическим составом LFP). «Но сегодня цилиндрические формы ячеек обладают значительными техническими преимуществами».
Одно из дочерних направлений компании Lucid, под названием Atieva, поставляла комплекты для всех гоночных автомобилей Формулы E в течение трех сезонов — использовались цилиндрические ячейки — и накоплена обширная база знаний о преимуществах и недостатках для различных марок, химического состава и типов элементов.
«Тесла был королем дальности, и мы собираемся принять это звание», — сказал Роулинсон. «Но меня просто поражает, что другие компании не делают цилиндрические детали».
Не все согласны с этим утверждением. В прошлом году руководители GM подтвердили, что, хотя они рассматривали цилиндрические ячейки, их очевидным выбором стали крупноформатные ячейки. По словам ведущего инженера по аккумуляторным батареям Энди Ури, подход ячеек в виде пакетов обеспечивает «наименьшее возможное количество самых больших ячеек». Это означало, что GM могла обрезать проводку и разъемы внутри модулей, и каждый из гигантских 100-Ач элементов будет содержать примерно столько же энергии, сколько 20 типичных цилиндрических.
GM не единственный. Hyundai также предпочел пакетные элементы на своей платформе E-GMP, и это также то, что Ford планирует использовать в своем электрическом пикапе F-150 Lightning. Ещё существует некоторый импульс в другом направлении, когда BMW заявлет об акценте внимания на призматических ячейках и демонстрирует признаки перехода к унифицированным призматическим элементам для VW Group.
В прошлом месяце генерального директора Tesla Илона Маска спросили о форм-факторах элементов, он сообщил что вероятность терморазрыва «опасно высока для больших пакетных ячеек» и указал на физические проблемы их охлаждения.
Generally agree, but probability of thermal runaway is dangerously high with large pouch cells. Tesla strongly recommends against their use.
— Elon Musk (@elonmusk) September 3, 2021
Некоторые из этих предпочтений — и предполагаемый уровень риска, могут реально измениться в конце десятилетия, в результате перехода к твердотельным элементам, например.
Как объяснял Роулинсон в прошлом, выбор Lucid цилиндрических литий-ионных элементов сводится к тепловым характеристикам, стабильности и надежности самих элементов, а также их предсказуемой стоимости на рынке. Это также означает отсутствие привязки к конструктивным ограничениям при использовании крупных элементов. Lucid гордится тем, что высоковольтная батарея Air — это не квадратный кирпич; Пак имеет особую форму, чтобы поддерживать превосходный коэффициент аэродинамического сопротивления седана 0,21.
Lucid также спроектировал свои аккумуляторные модули из моноблоков, основанные на упрощенном производстве, но с другой концепцией, нежели GM. За одну операцию он отливает электрические «шины» в корпус модуля и, по словам компании, «рассчитан на производство в миллионах единиц» — для всего, от будущих моделей и накопителей энергии до других OEM-производителей или отраслей промышленности.
Тем временем Rivian решила упаковать свои цилиндрические элементы формата 2170 в два слоя , разделенных горизонтальной охлаждающей пластиной в середине упаковки — вероятно, более сложный процесс сборки.
И Lucid, и Rivian также указали, что будут развивать системы хранения энергии. В этом месяце Rivian также сообщила, что рассматривает возможность будущего производства собственных аккумуляторов в дополнение к поставкам от поставщиков аккумуляторов. Lucid, с другой стороны, сказал, что он сосредоточен на производстве автомобилей — и хранит большую часть основных технологий внутри компании — но не на сами элементы.
А как насчет более крупных цилиндрических ячеек, таких как 4680 (диаметр 46 мм и длина 80 мм), над которыми работает Tesla?
Роулинсон из Lucid поддерживает идею о том, что цилиндрические ячейки большего формата, такие как 4680-е, помогут добиться экономии за счет масштаба. По его словам, для этого есть простая причина: потому что соотношение его объема к площади поверхности больше, что снижает затраты, потенциально сохраняя технические преимущества.
«Корпус цилиндрической ячейки непропорционально дороже, чем стержень, чем рулет из химии», — резюмировал он. «Так что, если вы сделаете один больше, это будет дешевле».
Роулинсон признался, что он болел за размер 2360 (23 мм на 60 мм), который обеспечил бы большую гибкость по сравнению с размером 2170 (21 мм на 70 мм), который Тесла и поставщики элементов выбрали как объемную цилиндрическую ячейку. так как он хотел сделать полы кабины на 5 мм ниже, а не на 5 мм выше.
В Lucid Air используются ячейки формата 2170, поставляемые Samsung SDI в первоначальной версии Dream Edition, а затем ячейки «следующего поколения» от LG для модели Grand Touring во всей остальной линейке. Rivian полагается на Samsung SDI в поставке 2170 ячеек. Основным поставщиком 2170 ячеек для Tesla остается Panasonic через Nevada Gigafactory.
Выбор идеальных ячеек — это инженерная проблема с различными решениями в зависимости от транспортного средства и варианта его использования, а также от того, как компания видит компромиссы. Тем не менее, сейчас есть что сказать, поскольку три американские компании по-прежнему рассматривают цилиндрические конструкции в качестве приоритетного выбора, на ближайшее время.
Почти способен синтезировать обратный захват серотонина.
