Kapasitas yang lebih besar, tenaga yang lebih besar, ukuran yang lebih kecil, bobot yang lebih ringan, produksi massal yang lebih mudah, dan penggunaan komponen yang lebih murah merupakan tantangan dalam merancang baterai EV. Dengan kata lain, hal ini bermuara pada biaya dan kinerja. Anggap saja sebagai tindakan penyeimbang, di mana kilowatt-jam (kWh) yang dicapai perlu memberikan jangkauan maksimum, tetapi dengan biaya produksi yang wajar. Akibatnya, Anda akan sering melihat deskripsi paket baterai yang mencantumkan biaya produksinya, beserta angkanya, mulai dari $240 hingga $280/kWh misalnya selama produksi.
Oh, dan jangan lupakan keselamatan. Ingat kegagalan Samsung Galaxy Note 7 beberapa tahun yang lalu, dan baterai EV yang setara dengan kebakaran kendaraan dan kehancuran yang setara dengan Chernobyl. Dalam skenario bencana reaksi berantai yang tak terkendali, jarak dan kontrol termal antar sel dalam baterai paket untuk mencegah satu sel menyulut sel lain, sel lain, dll., menambah kerumitan pengembangan baterai EV.Diantaranya, bahkan Tesla pun punya masalah.
Meskipun paket baterai EV terdiri dari tiga bagian utama: sel baterai, sistem manajemen baterai, dan semacam kotak atau wadah yang menyatukannya, untuk saat ini, kita hanya akan melihat baterai dan bagaimana baterai berevolusi bersama Tesla, tapi Masih menjadi masalah bagi Toyota.
Baterai silinder 18650 merupakan baterai lithium-ion dengan diameter 18 mm, panjang 65 mm dan berat kurang lebih 47 gram. Pada tegangan nominal 3,7 volt, setiap baterai dapat mengisi daya hingga 4,2 volt dan mengeluarkan daya serendah-rendahnya. sebagai 2,5 volt, menyimpan hingga 3500 mAh per sel.
Sama seperti kapasitor elektrolitik, baterai kendaraan listrik Tesla terdiri dari lembaran panjang anoda dan katoda, dipisahkan oleh bahan isolasi muatan, digulung dan dikemas rapat ke dalam silinder untuk menghemat ruang dan menyimpan energi sebanyak mungkin. Katoda ini (bermuatan negatif) dan lembaran anoda (bermuatan positif) masing-masing memiliki tab untuk menghubungkan muatan serupa antar sel, sehingga menghasilkan baterai yang kuat—jumlahnya menjadi satu, jika Anda mau.
Sama seperti kapasitor, ia meningkatkan kapasitansinya dengan mengurangi jarak antara lembaran anoda dan katoda, mengubah dielektrik (bahan isolasi di atas di antara lembaran) menjadi dielektrik dengan permitivitas lebih tinggi, dan meningkatkan luas anoda dan katoda. Baterai (daya) Tesla EV selanjutnya adalah 2170, yang memiliki silinder sedikit lebih besar dari 18650, berukuran 21mm x 70mm dan berat sekitar 68 gram. Pada tegangan nominal 3,7 volt, setiap baterai dapat mengisi daya hingga 4,2 volt. volt dan debit serendah 2,5 volt, menyimpan hingga 4800 mAh per sel.
Namun terdapat trade-off, yang sebagian besar adalah ketahanan dan panas dibandingkan dengan kebutuhan tabung yang sedikit lebih besar. Dalam kasus 2170, peningkatan ukuran pelat anoda/katoda menghasilkan jalur pengisian yang lebih panjang, yang berarti lebih banyak resistensi, sehingga lebih banyak energi keluar dari baterai sebagai panas dan mengganggu kebutuhan pengisian cepat.
Untuk membuat baterai generasi berikutnya dengan daya lebih besar (tetapi tanpa peningkatan resistansi), para insinyur Tesla merancang baterai yang jauh lebih besar dengan apa yang disebut desain “tabel” yang memperpendek jalur listrik dan dengan demikian mengurangi jumlah panas yang dihasilkan oleh resistansi. Sebagian besar dari hal ini dapat dikaitkan dengan siapa yang mungkin merupakan peneliti baterai terbaik di dunia.
Baterai 4680 dirancang dalam bentuk heliks ubin untuk pembuatan yang lebih sederhana, dengan ukuran kemasan berdiameter 46 mm dan panjang 80 mm. Berat tidak tersedia, tetapi karakteristik voltase lainnya dilaporkan serupa atau identik; namun, setiap sel memiliki kapasitas sekitar 9000 mAh, itulah yang menjadikan baterai panel datar Tesla baru sangat bagus. Selain itu, kecepatan pengisian dayanya masih bagus untuk permintaan cepat.
Meskipun meningkatkan ukuran setiap sel dan bukannya memperkecil tampaknya bertentangan dengan persyaratan desain baterai, peningkatan kapasitas daya dan kontrol termal pada 4680 dibandingkan dengan 18650 dan 2170 menghasilkan jumlah sel yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan menggunakan Baterai 18650 dan 2170. Model Tesla sebelumnya yang bertenaga memiliki daya lebih besar per paket baterai dengan ukuran yang sama.
Dari sudut pandang numerik, ini berarti hanya sekitar 960 sel “4680″ yang diperlukan untuk mengisi ruang yang sama dengan sel 4,416 “2170″, tetapi dengan manfaat tambahan seperti biaya produksi per kWh yang lebih rendah dan penggunaan baterai 4680 meningkatkan daya secara signifikan.
Seperti disebutkan, 4680 diharapkan menawarkan penyimpanan energi 5 kali lipat dan daya 6 kali lipat dibandingkan baterai 2170, yang berarti perkiraan peningkatan berkendara dari 82 kWh menjadi 95 kWh di Teslas yang lebih baru. Peningkatan jarak tempuh hingga 16%.
Ingat, ini hanyalah dasar-dasar baterai Tesla, masih ada hal lain di balik teknologinya. Namun ini adalah awal yang baik untuk artikel mendatang, karena kita akan mempelajari cara mengelola penggunaan daya baterai, serta mengendalikan masalah keselamatan di sekitar baterai Tesla. timbulnya panas, hilangnya daya, dan… tentu saja… risiko kebakaran baterai EV.
Jika Anda menyukai All-Things-Tesla, inilah kesempatan Anda untuk membeli Tesla Cybertruck versi Hot Wheels RC.
Timothy Boyer adalah reporter Tesla dan EV untuk Torque News di Cincinnati. Berpengalaman dalam restorasi mobil awal, dia secara teratur merestorasi kendaraan tua dan memodifikasi mesin untuk meningkatkan kinerja. Ikuti Tim di Twitter @TimBoyerMenulis untuk berita harian Tesla dan EV.
Waktu posting: 21 Februari-2022