Conception de cellules de batteries pour véhicules électriques - exemple du Toyota bZ4X

Dans cet article, nous nous concentrons sur la conception des cellules de la batterie électrique en prenant l'exemple du Toyota bZ4X. Le nouveau SUV électrique est un véhicule électrique de Toyota dont la conception des cellules de la batterie ev est unique à bien des égards.

Qu'est-ce qui rend la batterie du bZ4X unique ? Nous allons nous pencher sur la conception des cellules de la batterie ev.

Le type de batterie bZ4X

Avant d'en savoir plus sur la conception des cellules de la batterie ev, il est important de connaître les types de batteries.

Sur le modèle bZ4X, Toyota utilise deux batteries, l'une de Panasonic de 201Ah et l'autre de CATL de 205Ah. La méthode d'intégration de ces deux cellules est la même, mais la façon dont elles sont placées est différente.

D'après la comparaison entre le système de batterie Panasonic et l'UX300e, l'énergie spécifique de masse du système bZ4X est de 148,44Wh/kg, soit une augmentation de 13%.

Dans la conception des batteries de véhicules électriques, Toyota exige que la dégradation de la capacité sur 10 ans ne soit pas inférieure à 10% pour la durée de vie des batteries bZ4X.

Comparaison des paramètres des deux batteries de bZ4X

À en juger par les paramètres des batteries, le nombre des deux batteries est le même, et la tension nominale est de 3,7v, les deux sont piles ternaires au lithium.

Cependant, la plus grande différence entre les deux est que la batterie Panasonic est une batterie de type énergie et puissance. Sa charge rapide atteint presque 2C, alors que la batterie CATL ne supporte pas ce niveau de charge rapide.

En termes d'utilisation réelle, la puissance de charge rapide de la batterie Panasonic du bZ4X atteint 150 kW, tandis que celle de la batterie CATL est d'environ 100 kW.

La structure de la batterie bZ4X

La structure de la cellule Panasonic de la cellule bZ4X se compose de trois cellules nues à l'intérieur et d'un film isolant entre les cellules nues et le boîtier en aluminium.

Les pôles de sortie positif et négatif se trouvent à une extrémité de la plaque de recouvrement, la soupape de sécurité antidéflagrante se trouve au milieu de la plaque de recouvrement et l'orifice d'injection de liquide se trouve à côté.

En termes de taille, cette cellule est similaire à celle de la BMW ix3, mais la hauteur dans la direction Z est plus élevée que celle de la ix3. La hauteur de l'épaule de la cellule est de 103 mm, plus la taille du pôle de sortie, la hauteur est presque de 106,5 mm.

L'énergie spécifique du volume est de 589Wh/L, soit 11% de plus que la batterie UX300e. Le revêtement résistant à la chaleur est appliqué des deux côtés du diaphragme de la cellule Toyota bZ4X Panasonic afin d'améliorer les performances contre les risques de court-circuit dans la cellule.

L'unicité des piles bZ4X

Afin d'augmenter la capacité de la batterie, le matériau de l'électrode positive de la batterie bZ4X a été amélioré et la teneur en nickel a été augmentée par rapport à la batterie C-HR.

En outre, les petites particules du matériau de l'électrode négative bZ4X sont remplacées par des cristaux uniques, ce qui améliore la capacité d'évanouissement.

En même temps, les petites et grandes particules du matériau de l'électrode positive de la batterie bZ4X sont traitées en surface pour inhiber la réaction entre le matériau de l'électrode positive et l'électrolyte, et améliorer encore la performance d'atténuation de la capacité de la batterie.

La surface du matériau actif est traitée pour réduire la réaction avec l'électrolyte. Cette mesure est également appliquée au matériau de l'électrode négative. En outre, l'électrode négative optimise également la distribution du liant et de la matière active afin d'améliorer le flux d'ions lithium entre l'électrode et l'électrolyte.

Diffusion à la surface de la matière active négative. De cette manière, non seulement la durée de vie de la cellule de la batterie est améliorée, mais la capacité de charge rapide de la cellule de la batterie est également améliorée.

Conception du module bZ4X

Le module de bZ4X est un grand module sandwich d'une longueur d'environ 1186 mm. Du point de vue de la conception structurelle, ce module se situe entre le module traditionnel et le grand module à sangles.

Il comporte en fait 4 sangles/plaques d'acier, à savoir les panneaux latéraux des deux côtés, ainsi que les sangles supérieure et inférieure. Elles servent à fixer le module et à fournir une force de pré-serrage pour la cellule de la batterie.

Le point fort de ce module est qu'il utilise deux entretoises entre les cellules : l'une est un tampon en caoutchouc EPDM et l'autre est un tampon en airgel de silice.

Les nattes Airgel sont principalement utilisées pour l'isolation thermique. L'EPDM est principalement utilisé pour gérer la force d'expansion de la cellule. En contrôlant la force d'expansion du noyau de la batterie, celui-ci est placé dans un état de contrainte relativement confortable. Réduire l'augmentation de la résistance interne et améliorer la durée de vie de la batterie.

Résumé

Les progrès réalisés dans la conception et la technologie des cellules de batteries pour véhicules électriques faciliteront le développement rapide des véhicules électriques. La batterie bZ4X est un excellent exemple de la manière dont l'innovation et la conception peuvent améliorer les performances des batteries de véhicules électriques.

L'utilisation de deux batteries différentes, l'amélioration du matériau de l'électrode négative et l'utilisation de deux séparateurs sont autant de caractéristiques uniques de la batterie bZ4X. Ces caractéristiques permettent à Toyota de créer des batteries efficaces, fiables et de longue durée.

En tant que modèle d'entreprise pour les stations d'échange de batteries mûrit, on peut s'attendre à de nouvelles améliorations dans la conception et la technologie des cellules de batterie, ce qui fera des VE une option de plus en plus attrayante.