Maior capacidade, maior potência, tamanho menor, peso mais leve, fabricação em massa mais fácil e o uso de componentes mais baratos são desafios no projeto de baterias EV. o quilowatt-hora (kWh) alcançado precisa fornecer alcance máximo, mas a um custo razoável de fabricação. Como resultado, você verá frequentemente descrições de baterias listando seus custos de fabricação, juntamente com números que variam de US$ 240 a US$ 280/kWh durante a produção, por exemplo.
Ah, e não vamos esquecer a segurança. Lembre-se do fiasco do Samsung Galaxy Note 7 há alguns anos, e da bateria EV equivalente a incêndios em veículos e colapsos equivalentes a Chernobyl. pacote para evitar que uma célula acenda outra, outra, etc., aumenta a complexidade do desenvolvimento de baterias EV.Entre eles, até Tesla tem problemas.
Embora uma bateria EV consista em três partes principais: células de bateria, um sistema de gerenciamento de bateria e algum tipo de caixa ou recipiente que as mantém unidas, por enquanto, veremos apenas as baterias e como elas evoluíram com Tesla, mas ainda é um problema para a Toyota.
A bateria cilíndrica 18650 é uma bateria de íon de lítio com diâmetro de 18 mm, comprimento de 65 mm e peso de aproximadamente 47 gramas. Com uma tensão nominal de 3,7 volts, cada bateria pode carregar até 4,2 volts e descarregar tão baixo como 2,5 volts, armazenando até 3500 mAh por célula.
Assim como os capacitores eletrolíticos, as baterias dos veículos elétricos da Tesla consistem em longas folhas de ânodo e cátodo, separadas por material isolante de carga, enroladas e firmemente embaladas em cilindros para economizar espaço e armazenar o máximo de energia possível. Cada folha de ânodo (carregada positivamente) tem abas para conectar cargas semelhantes entre as células, resultando em uma bateria poderosa - elas somam uma, se você quiser.
Assim como um capacitor, ele aumenta sua capacitância reduzindo o espaçamento entre as folhas do ânodo e do cátodo, trocando o dielétrico (o material isolante acima entre as folhas) por outro com maior permissividade e aumentando a área do ânodo e do cátodo. O próximo passo na bateria Tesla EV (potência) é o 2170, que tem um cilindro um pouco maior que o 18650, medindo 21 mm x 70 mm e pesando cerca de 68 gramas. volts e descarga tão baixa quanto 2,5 volts, armazenando até 4800 mAh por célula.
Há uma compensação, no entanto, que envolve principalmente resistência e calor versus a necessidade de um frasco um pouco maior. No caso do 2170, o aumento no tamanho da placa ânodo/cátodo resulta em um caminho de carregamento mais longo, o que significa mais resistência e, portanto, mais energia escapando da bateria na forma de calor e interferindo no requisito de carregamento rápido.
Para criar uma bateria de próxima geração com mais potência (mas sem maior resistência), os engenheiros da Tesla projetaram uma bateria significativamente maior com um design chamado de “mesas” que encurta o caminho elétrico e, assim, reduz a quantidade de calor gerada pela resistência. Muito disso pode ser atribuído a quem podem ser os melhores pesquisadores de baterias do mundo.
A bateria 4680 foi projetada em forma de hélice lado a lado para uma fabricação mais simples, com um tamanho de embalagem de 46 mm de diâmetro e 80 mm de comprimento. O peso não está disponível, mas outras características de tensão são relatadas como semelhantes ou idênticas;no entanto, cada célula é avaliada em cerca de 9.000 mAh, o que torna as novas baterias de tela plana da Tesla tão boas. Além disso, sua velocidade de carregamento ainda é boa para demanda rápida.
Embora aumentar o tamanho de cada célula em vez de diminuí-lo possa parecer ir contra os requisitos de design da bateria, as melhorias na capacidade de energia e no controle térmico do 4680 em comparação com o 18650 e o 2170 resultaram em substancialmente menos células em comparação com o uso da bateria 18650 e 2170 Os modelos Tesla anteriores com motorização têm mais energia por bateria do mesmo tamanho.
Do ponto de vista numérico, isso significa que apenas cerca de 960 células “4680″ são necessárias para preencher o mesmo espaço que 4.416 células “2170″, mas com benefícios adicionais, como custos de produção mais baixos por kWh e o uso de 4.680 baterias aumenta significativamente a potência.
Conforme mencionado, espera-se que o 4680 ofereça 5 vezes mais armazenamento de energia e 6 vezes mais potência em comparação com a bateria 2170, o que se traduz em um aumento de condução esperado de 82 kWh para 95 kWh nos Teslas mais recentes. A quilometragem aumenta em até 16%.
Lembre-se, este é apenas o básico das baterias Tesla, há mais por trás da tecnologia. Mas este é um bom começo para um artigo futuro, pois aprenderemos como gerenciar o uso de energia da bateria, bem como controlar os problemas de segurança ao redor geração de calor, perda de energia e... é claro... o risco de incêndio nas baterias dos veículos elétricos.
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Timothy Boyer é repórter de Tesla e EV da Torque News em Cincinnati. Experiente em restauração de carros antigos, ele restaura regularmente veículos mais antigos e modifica motores para melhorar o desempenho.
Horário da postagem: 21 de fevereiro de 2022