¿Cuáles son las dificultades de fabricación para una batería grande de ion-litio?

Como dijo Horta, el litio de grado de batería (~ $ 5.00 USD por libra) es bastante caro en comparación con el acero (depende, puede ser menos de $ 1 USD por libra) o aluminio (también generalmente menos de $ 1 USD por libra) utilizado en Un bloque motor.

Al litio le gusta reaccionar con la atmósfera, formando óxido de litio / litio. El litio refinado o solo el litio en general probablemente requerirá un manejo especial, lo que también aumentará los costos. Existen bastantes regulaciones con respecto al envío de litio.

Las baterías o células grandes de ion-litio, especialmente en los automóviles, pueden representar un riesgo para la seguridad cuando se perforan o se exponen al oxígeno atmosférico. Sólo google, "explotando la batería de li-ion". Tener celdas más pequeñas / individuales como las baterías 18650 podría ayudar a minimizar la cantidad de litio que se expone cuando la batería está dañada. Sin embargo, tener un mayor número de celdas más pequeñas puede aumentar el costo de fabricación, ya que podrían ser más sofisticadas (refrigeración, cableado, ensamblaje de celdas, etc.)

En conclusión:

Costes principales de las baterías grandes de ion-litio:

• Costo de transporte (requisitos especiales)
• Costo de litio de grado de batería
• Costo para la fabricación de grandes cantidades de celdas pequeñas
• Costo por ensamblar celdas pequeñas en una batería grande

No es una batería grande y única, se construye a partir de muchas celdas pequeñas. Pero no solo puede conectar muchas de esas celdas en serie y muchas de esas cadenas conectadas en serie en paralelo, sino que también debe agregar control de temperatura y control de carga. La carga rápida produce mucho calor, pero la temperatura de cada celda debe mantenerse dentro de los límites. Si el gran bloque de células se sobrecalienta, pueden destruirse e incluso quemarse. La carga debe controlarse para equilibrar todas las celdas y para detener la carga antes de que una sola celda supere el límite. Si una o algunas celdas fallan, la matriz de celdas grandes debería funcionar con solo una pequeña reducción de capacidad.

La batería completa debe funcionar en un entorno automotriz con bajas y altas temperaturas, vibración, aceleración y desaceleración rápidas. Incluso un choque no debe causar un incendio. Es necesaria una protección contra cortocircuitos internos y externos. La batería debería funcionar de manera confiable durante muchos años y muchos ciclos de carga y descarga. El rango de crucero después de algunos años debería ser solo un poco más pequeño que el rango del nuevo automóvil.

Ningún propietario de un automóvil eléctrico quiere que su automóvil se queme en la estación de carga debido a una falla de la batería.

Construcción de la batería: enlace

Los motores sin combustible son componentes completamente pasivos. Las baterías de ion-litio son un peligro de incendio si están cortocircuitadas o perforadas; Ver los problemas recientes de Samsung. Comienzan la vida con carga en ellos, por lo que al montar el paquete de 400 V existe un riesgo de electrocución.

El diseño se basa en consideraciones de refrigeración y seguridad ante choques. De ahí el uso de muchas células estándar individuales en lugar de células gigantes. Se pueden mantener rodeados de refrigerante y pueden sobrevivir si el paquete está deformado. Para proteger el paquete, hay un escudo debajo del cuerpo de titanio, que es un material muy caro.

Los materiales en bruto de la batería también son bastante caros, como se menciona en otras respuestas: litio y cobalto.

Como dijo Mike, está hecho de muchas 18650 celdas más pequeñas. Sólo el costo del número de esos solo cuenta para una gran parte del costo. Si comprara esas baterías solo, generalmente cuestan entre 4 y 8 dólares por una batería. Tesla obtiene el beneficio de la escala y los hace un poco más baratos, pero aún así, es una cantidad exorbitante.

Tesla ha creado los mejores paquetes de baterías de refrigeración / carga / descarga y seguros en el mercado y, por lo tanto, cargue en consecuencia. Los Tesla tienen la capacidad de extraer la energía de las baterías mejor que cualquier otra en el mercado sin que las baterías se quemen espontáneamente.

Por último, y probablemente lo más importante, el litio metálico es mucho más caro que el acero. Una búsqueda en Google básica muestra que el litio cuesta entre $ 5000 y $ 20000 por tonelada de metal litio. El rango de precios para una tonelada de acero es de $ 429 a $ 569.