Bài báo khám phá một cách số lượng hành vi điện hóa và nhiệt của một tế bào hình trụ 4680 định dạng lớn hơn do Tesla đề xuất gần đây và giải thích sự cần thiết phải sử dụng “tabless”.
Một hình xoắn ốc lý tưởng hóa được sử dụng cho mô phỏng 2D với phương pháp thu thập dòng điện dựa trên tab truyền thống và phương pháp thu thập dòng điện liên tục mới được so sánh.
Thiết kế mới được phát hiện là giảm thiểu tổn thất điện trở xảy ra xung quanh bộ thu dòng điện “jelly-roll”, vốn có ý nghĩa quan trọng đối với hộp đựng theo thẻ truyền thống, do đó dẫn đến hiệu quả và công suất cao hơn cũng như giảm sinh nhiệt.
Chính xác thì lug là gì?
Nó thực chất là một dây dẫn kim loại được hàn vào cực thu dòng điện dương và âm, là điểm tiếp xúc giữa cực dương và cực âm của ắc quy trong quá trình sạc và xả, dòng điện phải chạy qua các mấu để nối ra bên ngoài ắc quy . Nếu chúng ta mở ô hàn ra, vì chỉ có một điểm mà mấu hàn được kết nối với mạch ngoài, nó sẽ yêu cầu tất cả các electron đi qua toàn bộ chiều dài của ô để đến mấu hàn bên trong, sau đó đi qua dây. .
Nó có thể đạt đến một cấp độ khác, và toàn bộ quá trình sẽ tạo ra nhiệt do khoảng cách xa và điện trở cao. Sự an toàn của pin là nút cổ chai lớn nhất.
Tai không điện cực của Tesla thực chất là tai điện cực đầy đủ. Một đầu của điện cực được phủ một lớp vật liệu dẫn điện để nối trực tiếp với vỏ hoặc tấm vỏ được thiết kế đặc biệt.
Dòng điện trực tiếp trong bộ thu điện cực, tấm che và vỏ.
Tiến hành dẫn nhiệt giữa chúng và thay đổi điểm tiếp xúc trước đó thành tiếp xúc bề mặt 100%, do đó nhiệt không tích tụ tại một điểm, đồng thời diện tích dẫn điện được tăng lên và sự tích tụ nhiệt giảm đi rất nhiều.
Đồng thời, chính vì tiếp xúc bên ngoài của các điện cực dương và âm đã thay đổi từ một điểm thành một bề mặt, tất cả các điện tử không cần phải ép cầu một tấm ván như trước, mà tương đương với việc có n các cầu nối, do đó rút ngắn khoảng cách di chuyển của các điện tử, giảm điện trở và giảm nhiệt.
Được sản xuất, bằng sáng chế của Tesla tuyên bố rằng thiết kế tai không phân cực có thể giảm lực cản từ 5-20 lần, từ đó kiểm soát quá trình sinh nhiệt.
Và giảm lãng phí calo không mùi, nhưng cũng giúp tăng số dặm
Các thiết kế pin Li-ion truyền thống có những hạn chế từ góc độ quản lý nhiệt.
Đặc biệt, độ dài của xoắn ốc điện cực hoặc "cuộn thạch" trong các tế bào hình trụ dẫn đến
sự không đồng nhất trong phân phối dòng điện và nhiệt độ khi thu dòng điện được thực hiện bởi các tab ở cuối cuộn.
Bản chất cách điện của các thành phần được bọc xung quanh chúng cũng
dẫn đến chênh lệch nhiệt độ bên trong giữa lõi và bề mặt
của pin. Kết hợp lại, những hiệu ứng này có thể dẫn đến sự không đồng nhất khác về trạng thái điện tích, ứng suất hạt và mức độ suy giảm. Việc lắp thêm các tab có thể làm giảm bớt dòng điện
không đồng nhất mà còn có thể dẫn đến ứng suất cơ học có thể gây ra sự xuống cấp nhanh chóng và mất công suất.
Tesla gần đây đã đề xuất một ô hình trụ 4680 định dạng lớn hơn, đề cập đến 46 mm trong
kính và chiều cao hình trụ là 80 mm, được đo bằng vỏ ngoài.
Các ô định dạng lớn hơn mang lại lợi ích cho mật độ năng lượng và
sản lượng điện nhưng có khả năng làm trầm trọng thêm dòng điện bên trong và
sự không đồng nhất về nhiệt độ do cuộn thạch dài hơn.
Tăng đường kính xi lanh cũng có thể chứng minh vấn đề cho hiệu quả
quản lý nhiệt do giảm tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích
của tế bào. Để giải quyết những vấn đề này,
Tesla đề xuất phương pháp thu dòng điện “tabless” bằng cách sử dụng chính lá thu dòng điện
với một dãy liền kề các bộ thu dòng kéo dài từ mép của lá kim loại.
Điều này có nghĩa là sự phân bố dòng điện bên trong ô đồng đều hơn nhiều với phần lớn cạnh của mỗi lá thu dòng được giữ ở cùng một điện thế.
Về lý thuyết, thiết kế này làm giảm phần lớn tổn thất điện trở bên trong tế bào và cùng với đó là phần lớn nhiệt sinh ra.
Các mô phỏng được trình bày sử dụng định dạng ô mới và
các thiết kế bộ sưu tập hiện tại theo thẻ và không có bảng khác nhau để chứng minh tính không đồng nhất của dòng điện và dự đoán nhiệt độ dẫn đến trong các kịch bản làm mát khác nhau.
Các mô phỏng cung cấp dữ liệu hoàn toàn trái ngược và chứng minh tầm quan trọng của tổn thất điện trở đối với việc quản lý nhiệt, ngay cả với tốc độ xả khiêm tốn là 1C.
Khung tính toán sử dụng các mô hình vật lý cơ bản, thay vì các mạch tương đương và sẽ cung cấp thông tin chi tiết có giá trị cho thiết kế pin và các nghiên cứu về sự xuống cấp trong tương lai.