हाल के वर्षों में नई ऊर्जा वाहनों के तेजी से विकास के साथ, लिथियम-आयन बैटरी भी लोकप्रिय हो गई हैं। पावर लिथियम बैटरी हमेशा नई ऊर्जा वाहनों का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र रही है, और जो कोई भी पावर लिथियम बैटरी में महारत हासिल करेगा वह नई ऊर्जा वाहनों में महारत हासिल करेगा। पावर लिथियम बैटरियों में, सबसे अधिक ध्यान खींचने वाली बैटरी लिथियम-आयन बैटरी है।
लिथियम आयन बैटरी का ऊर्जा घनत्व बहुत अधिक है, इसकी क्षमता समान वजन वाली NiMH बैटरी की तुलना में 1.5 ~ 2 गुना है, और इसकी स्व-निर्वहन दर बहुत कम है। इसके अलावा, लिथियम-आयन बैटरियों में लगभग कोई स्मृति प्रभाव नहीं होता है और कोई जहरीला पदार्थ नहीं होता है। लिथियम-आयन बैटरियों के ये फायदे उन्हें नई ऊर्जा वाहनों के क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग करने में सक्षम बनाते हैं।
आजकल व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली बेलनाकार लिथियम-आयन बैटरियों में 18650 बैटरियाँ और 21700 बैटरियाँ शामिल हैं।
18650 बैटरी:
18650 बैटरियां मूल रूप से निकेल हाइड्रोजन बैटरियों और लिथियम-आयन बैटरियों को संदर्भित करती हैं, लेकिन चूंकि निकल हाइड्रोजन बैटरियों का अब कम उपयोग किया जाता है, इसलिए वे अब लिथियम-आयन बैटरियों को अधिक संदर्भित करती हैं। 18650 लागत बचाने के लिए लिथियम-आयन बैटरी के पूर्वज जापानी कंपनी सोनी द्वारा स्थापित एक मानक लिथियम-आयन बैटरी मॉडल है। उनमें से, 18 18 मिमी के व्यास का प्रतिनिधित्व करता है, 65 65 मिमी की लंबाई का प्रतिनिधित्व करता है, और 0 एक बेलनाकार बैटरी का प्रतिनिधित्व करता है। सामान्य 18650 बैटरियों में टर्नरी लिथियम-आयन बैटरी और लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी शामिल हैं।
जब 18650 बैटरी की बात आती है तो टेस्ला का जिक्र करना लाजमी है। इलेक्ट्रिक वाहन बैटरियों के विकास के दौरान, टेस्ला ने कई प्रकार की बैटरियों का परीक्षण किया, लेकिन अंततः 18650 बैटरियों पर ध्यान केंद्रित किया, नई ऊर्जा इलेक्ट्रिक वाहन बैटरियों के लिए तकनीकी मार्ग के रूप में 18650 कोशिकाओं का उपयोग किया। यह कहा जा सकता है कि टेस्ला का पारंपरिक ईंधन वाहनों के समान प्रदर्शन न केवल इसकी इलेक्ट्रिक मोटर तकनीक के कारण है, बल्कि टेस्ला की उन्नत बैटरी तकनीक के कारण भी है। तो टेस्ला ने 18650 बैटरियों को अपने शक्ति स्रोत के रूप में क्यों चुना?
परिपक्व और सुसंगत प्रक्रिया
नई ऊर्जा वाहनों के क्षेत्र में प्रवेश करने से पहले, 18650 बैटरी का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में उपयोग किया गया था, जिससे यह सबसे पुरानी, सबसे परिपक्व और सबसे स्थिर लिथियम-आयन बैटरी बन गई। वर्षों के प्रासंगिक अनुभव संचय के बाद, जापानी निर्माताओं ने उपभोक्ता उत्पादों में 18650 बैटरी द्वारा संचित उन्नत तकनीक को ऑटोमोटिव बैटरी के क्षेत्र में लागू किया है। पैनासोनिक बैटरी प्रौद्योगिकी और पैमाने के क्षेत्र में दुनिया की सबसे बड़ी कंपनियों में से एक है। अन्य निर्माताओं की तुलना में, इसमें कम से कम उत्पाद दोष और बड़े पैमाने हैं, जिससे अच्छी स्थिरता वाली बैटरी चुनना आसान हो जाता है।
इसके विपरीत, अन्य बैटरियां, जैसे स्टैक्ड लिथियम-आयन बैटरियां, पर्याप्त परिपक्व होने से बहुत दूर हैं, और कई उत्पादों को आकार के संदर्भ में एकीकृत नहीं किया जा सकता है, और बैटरी निर्माताओं के पास मौजूद उत्पादन प्रक्रियाएं शर्तों को पूरा नहीं कर सकती हैं। कुल मिलाकर, बैटरियों की स्थिरता 18650 बैटरियों के स्तर तक नहीं पहुँच सकती। यदि बैटरियों की स्थिरता आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है, तो श्रृंखला या समानांतर में बड़ी संख्या में बैटरियों द्वारा बनाए गए बैटरी पैक का प्रबंधन प्रत्येक बैटरी को बेहतर प्रदर्शन करने की अनुमति नहीं देगा, और 18650 बैटरी सेल इस समस्या को प्रभावी ढंग से हल कर सकता है।
उच्च सुरक्षा प्रदर्शन
18650 लिथियम-आयन बैटरियों में उच्च सुरक्षा प्रदर्शन होता है, ये फटती या जलती नहीं हैं; गैर विषैले, प्रदूषण मुक्त, RoHS ट्रेडमार्क प्रमाणित; और इसमें अच्छा उच्च तापमान प्रतिरोध है, 65 डिग्री सेल्सियस के तहत 100 प्रतिशत की डिस्चार्ज दक्षता के साथ।
18650 बैटरियां आम तौर पर स्टील के गोले में पैक की जाती हैं, जो सुरक्षा दुर्घटनाओं की घटना को कम कर सकती हैं और कार टकराव जैसी चरम स्थितियों में सुरक्षा में सुधार कर सकती हैं। इसके अलावा, 18650 में प्रत्येक बैटरी सेल का आकार छोटा है, जिससे प्रत्येक सेल की ऊर्जा को एक छोटी सीमा के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है। बड़े आकार के बैटरी सेल का उपयोग करने की तुलना में, भले ही बैटरी पैक का एक सेल विफल हो जाए, विफलता के प्रभाव को कम किया जा सकता है।
18650 लिथियम-आयन बैटरी की क्षमता आम तौर पर 1200mah और 3600mah के बीच होती है, जबकि सामान्य बैटरी क्षमता केवल 800mah के आसपास होती है। यदि 18650 लिथियम-आयन बैटरी पैक में जोड़ा जाए, तो 18650 लिथियम-आयन बैटरी पैक 5000mah से अधिक हो सकता है। इसकी क्षमता समान वजन वाली निकल हाइड्रोजन बैटरी की तुलना में 1.5 से 2 गुना है, और इसकी स्व-निर्वहन दर बहुत कम है। टेस्ला की उच्च श्रेणी की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, 18650 बैटरी सेल की ऊर्जा घनत्व वर्तमान में 250Wh/kg के स्तर तक पहुंच सकती है।
कम लागत और उच्च लागत-प्रभावशीलता
18650 लिथियम-आयन बैटरियों का सेवा जीवन बहुत लंबा है, सामान्य उपयोग के दौरान चक्र जीवन 500 गुना से अधिक है, जो नियमित बैटरियों की तुलना में दोगुने से भी अधिक है। 18650 उत्पाद में उच्च स्तर की तकनीकी परिपक्वता है, जिसमें संरचनात्मक डिजाइन, विनिर्माण प्रौद्योगिकी, विनिर्माण उपकरण और व्युत्पन्न 18650 मॉड्यूल प्रौद्योगिकी शामिल है, जिनमें से सभी ने इसकी परिचालन और रखरखाव लागत को कम कर दिया है।
18650 बैटरी, जो वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, का विकास इतिहास कई वर्षों का है। हालाँकि इसकी तकनीक अन्य प्रकार की बैटरियों की तुलना में अपेक्षाकृत परिपक्व है, फिर भी इसमें उच्च ताप उत्पादन, जटिल समूहन और तेज़ चार्जिंग प्राप्त करने में असमर्थता जैसी समस्याओं का सामना करना पड़ता है। इस संदर्भ में, 21700 बेलनाकार टर्नरी बैटरियां उभरीं।
21700 बैटरी:
बैटरी 21700 बेलनाकार बैटरी का मॉडल है, विशेष रूप से इसका संदर्भ है: 21 बेलनाकार बैटरी के बाहरी व्यास 21 मिमी को संदर्भित करता है; 700 70.0 मिमी की ऊंचाई वाली एक बेलनाकार बैटरी को संदर्भित करता है।
यह एक नया मॉडल है जिसे लंबी दूरी के लिए इलेक्ट्रिक वाहनों की आवश्यकताओं को पूरा करने और वाहन बैटरी स्थान के प्रभावी उपयोग में सुधार करने के लिए विकसित किया गया है। सामान्य 18650 बेलनाकार लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में, उसी सामग्री का उपयोग करके 21700 की क्षमता को 35 प्रतिशत से अधिक बढ़ाया जा सकता है।
नए 21700 के चार महत्वपूर्ण फायदे हैं:
(1) व्यक्तिगत बैटरी क्षमता में 35 प्रतिशत की वृद्धि। उदाहरण के तौर पर टेस्ला द्वारा निर्मित 21700 बैटरी को लेते हुए, 18650 मॉडल से 21700 मॉडल पर स्विच करने के बाद, बैटरी की एकल बैटरी क्षमता 3-4 तक पहुंच सकती है। 8एएच, 35 प्रतिशत की उल्लेखनीय वृद्धि।
(2) बैटरी प्रणाली की ऊर्जा घनत्व में लगभग 20 प्रतिशत की वृद्धि हुई है। टेस्ला द्वारा बताए गए आंकड़ों के अनुसार, शुरुआती चरण में इस्तेमाल की गई 18650 बैटरी प्रणाली का ऊर्जा घनत्व लगभग 250Wh/kg था। बाद में, टेस्ला द्वारा निर्मित 21700 बैटरी सिस्टम का ऊर्जा घनत्व लगभग 300Wh/kg था, और 21700 बैटरी का वॉल्यूम ऊर्जा घनत्व मूल 18650 से लगभग 20 प्रतिशत अधिक था।
(3) सिस्टम की लागत में लगभग 9 प्रतिशत की कमी होने की उम्मीद है। टेस्ला द्वारा बताई गई बैटरी कीमत की जानकारी के विश्लेषण के अनुसार, 21700 बैटरी के लिए पावर लिथियम-आयन बैटरी सिस्टम की कीमत $170/Wh है, जबकि 18650 बैटरी सिस्टम की कीमत $185/Wh है। मॉडल 3 पर 21700 बैटरियों का उपयोग करने के बाद, अकेले बैटरी सिस्टम की लागत लगभग 9 प्रतिशत कम हो सकती है।
(4) सिस्टम का वजन लगभग 10 प्रतिशत कम होने की उम्मीद है। 21700 की कुल मात्रा 18650 से अधिक है। जैसे-जैसे व्यक्तिगत कोशिकाओं की क्षमता बढ़ती है, कोशिकाओं का ऊर्जा घनत्व बढ़ता है। इसलिए, समान ऊर्जा पर आवश्यक बैटरी सेल की संख्या लगभग 1/3 तक कम की जा सकती है। इससे न केवल सिस्टम प्रबंधन की कठिनाई कम हो जाती है, बल्कि बैटरी पैक में उपयोग किए जाने वाले धातु संरचनात्मक घटकों और विद्युत सहायक उपकरण की संख्या भी कम हो जाती है, जिससे बैटरी का वजन भी कम हो जाता है। सैमसंग एसडीआई द्वारा 21700 बैटरियों के नए सेट पर स्विच करने के बाद, यह पाया गया कि सिस्टम ने मौजूदा बैटरी की तुलना में अपना वजन 10 प्रतिशत कम कर लिया है।
18650 बैटरी की उच्च विश्वसनीयता और स्थिर प्रदर्शन बनाए रखा गया है, और सभी पहलुओं में 18650 की तुलना में 21700 बैटरी के प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ है। इसके अलावा, अन्य बैटरी मॉडलों की तुलना में, 21700 कच्चे माल के चयन, विनिर्माण प्रक्रिया और तकनीकी प्रक्रिया के मामले में अधिक परिपक्व 18650 बैटरी के समान है। इसलिए, 18650 और 21700 की अधिकांश उत्पादन लाइनें संगत हैं, और कुछ कंपनियां उत्पादन लाइन पर लेख लिखकर और इसे 21700 और 18650 की अनुकूलता के करीब ले जाकर ऐसा करने में अधिक स्थिर हैं।
पावर लिथियम बैटरी के लिए उच्च विशिष्ट ऊर्जा की खोज एक अपरिवर्तनीय प्रवृत्ति बन गई है, और कई बैटरी कंपनियां 21700 बैटरी के लेआउट पर अपना ध्यान केंद्रित कर रही हैं। कुछ कंपनियाँ अपनी उत्पादन लाइनें विदेश से आयात करती हैं, लेकिन उन्हें स्वयं असेंबल करती हैं, ताकि वे 18650 से 21700 तक रूपांतरण प्राप्त करने के लिए कम लागत का निवेश कर सकें।