Diseño de celdas de batería para VE: el ejemplo de Toyota bZ4X
En los últimos años, el ritmo de desarrollo de las baterías de litio ha sido rápido y su campo de aplicación cada vez más amplio.
Desde la batería para vehículos recreativos batería de camiónEn lo que respecta a las baterías para vehículos eléctricos, existen diferentes diseños para los distintos tipos de baterías. Entre ellos, diseño de celdas de batería ev es un aspecto importante del desarrollo de vehículos eléctricos.
En este artículo, nos centraremos en el diseño de la célula de la batería ev utilizando el Toyota bZ4X como ejemplo. El nuevo SUV eléctrico es un vehículo eléctrico de Toyota con un diseño de célula de batería ev único en muchos aspectos.
¿Qué hace que la batería del bZ4X sea única? Analicemos el diseño de las celdas de la batería ev.
El tipo de batería bZ4X
Antes de saber más sobre el diseño de las celdas de la batería ev, es importante conocer los tipos de batería.
En el modelo bZ4X, Toyota utiliza dos baterías, una de 201 Ah de Panasonic y otra de 205 Ah de CATL. El método de integración de estas dos celdas es el mismo, pero la forma de colocarlas es diferente.
De la comparación entre el sistema de baterías de Panasonic y el UX300e, se desprende que la energía específica de masa del sistema bZ4X es de 148,44 Wh/kg, lo que supone un aumento de 13%.
En el diseño de baterías para vehículos eléctricos, el requisito de Toyota para la vida útil de las baterías bZ4X es que el decaimiento de la capacidad a los 10 años no sea inferior a 10%.
Comparación de los parámetros de las dos baterías de bZ4X
A juzgar por los parámetros de las pilas, el número de las dos pilas es el mismo, y la tensión nominal es de 3,7v, ambas son pilas ternarias de litio.
Sin embargo, la mayor diferencia entre ambas es que la batería de Panasonic es de tipo energía y potencia. Su carga rápida casi alcanza los 2C, mientras que la batería del CATL no soporta este nivel de carga rápida.
En términos de uso real, la potencia de carga rápida de la batería Panasonic del bZ4X alcanza los 150 kW, mientras que la de la batería CATL ronda los 100 kW.
La estructura de la batería bZ4X
La estructura de la célula Panasonic de la célula bZ4X consiste en tres células desnudas en el interior, y una película aislante entre las células desnudas y la carcasa de aluminio.
Los polos de salida positivo y negativo se encuentran en un extremo de la placa de cubierta, la válvula de alivio de explosión de seguridad está en el centro de la placa de cubierta y el orificio de inyección de líquido se encuentra junto a ella.
En términos de tamaño, esta célula es similar a la del BMW ix3, pero la altura en la dirección Z es superior a la del ix3. La altura del hombro de la célula es de 103 mm, más el tamaño del polo de salida, la altura es de casi 106,5 mm.
La energía específica por volumen es de 589 Wh/L, que es 11% superior a la de la batería UX300e. El revestimiento resistente al calor se aplica en ambos lados del diafragma de la célula Toyota bZ4X Panasonic para mejorar el rendimiento contra los riesgos de cortocircuito en la célula.
La singularidad de las pilas bZ4X
Para aumentar la capacidad de la batería, se ha mejorado el material del electrodo positivo de la batería bZ4X y se ha aumentado el contenido de níquel en comparación con la batería C-HR.
Además, las pequeñas partículas del material del electrodo negativo bZ4X se transforman en monocristales, lo que mejora la capacidad de desvanecimiento.
Al mismo tiempo, las partículas grandes y pequeñas del material del electrodo positivo de la batería bZ4X se tratan superficialmente para inhibir la reacción entre el material del electrodo positivo y el electrolito, y mejorar aún más el rendimiento de atenuación de la capacidad de la batería.
La superficie del material activo se trata para reducir la reacción con el electrolito. Esta medida también se aplica al material del electrodo negativo. Además, el electrodo negativo también optimiza la distribución del aglutinante y el material activo para mejorar el flujo de iones de litio entre el electrodo y el electrolito.
Difusión en la superficie del material activo negativo. De este modo, no sólo se mejora la vida útil de la pila, sino también su capacidad de carga rápida.
Diseño del módulo bZ4X
El módulo de bZ4X es un gran módulo sándwich con una longitud de unos 1186 mm. Desde el punto de vista del diseño estructural, este módulo se encuentra entre el módulo tradicional y el módulo grande de tipo correa.
En realidad tiene 4 correas/placas de acero, que son los paneles laterales de ambos lados, y las correas superior e inferior. Se utiliza para sujetar el módulo y proporcionar fuerza de preapriete para la célula de la batería.
Lo más destacado de este módulo es que utiliza dos espaciadores entre las células: uno es una almohadilla de caucho EPDM y el otro es una almohadilla de airgel de sílice.
Las esteras de Airgel se utilizan principalmente para el aislamiento térmico. El EPDM se utiliza principalmente para controlar la fuerza de expansión de la pila. Al controlar la fuerza de expansión del núcleo de la batería, éste se coloca en un estado de tensión relativamente cómodo. Reduce el aumento de la resistencia interna y mejora la vida útil de la batería.
Resumen
Los avances en el diseño y la tecnología de las baterías para vehículos eléctricos facilitarán su rápido desarrollo. La batería bZ4X es un excelente ejemplo de cómo la innovación y el diseño pueden mejorar el rendimiento de las baterías para vehículos eléctricos.
El uso de dos baterías diferentes, la mejora del material del electrodo negativo y el uso de dos separadores son características exclusivas de la batería bZ4X. Estas características ayudan a Toyota a crear baterías eficientes, fiables y de larga duración.
Como el modelo de negocio de la estación de intercambio de baterías podemos esperar más mejoras en el diseño y la tecnología de las baterías de los vehículos eléctricos, lo que los convertirá en una opción cada vez más atractiva.
