為什麼特斯拉汽車不用容量更大的單體電池做電池組,而要用7000多節18650小容量電池?
呵呵呵,我之前其實回答過這個問題,這裡面有個小故事。我這麼一說,你這麼一聽啊。這個故事CATL的工程師講給我聽的,真實性70%以上吧。
最早特斯拉選擇的動力電池合作夥伴並不是松下,而是CATL,馬斯克覺得只有這種做消費類電池的廠家才能滿足他的設計思路。當然我覺得他是看到了CATL剛解決了寶馬i系列動力電池的技術問題,想去搭個順風車。
但是CATL當時根本沒有多餘的團隊和產能滿足來滿足特斯拉的設計需求,而且特斯拉的量又不大,CATL覺得實在沒必要為了這麼小的一個客戶再去開一條新的生產線,所以就婉拒了特斯拉的要求。
特斯拉轉而尋求松下的合作,因為馬斯克覺得在三元鋰電池領域松下是做得最好的。但是松下更狠,他們因為當時的一些合作協議還有產能原因,根本不想把當時手裡最好的單體動力電池給特斯拉用。但是松下還挺雞賊的,他們對特斯拉說,你看我們也有一款消費類電池,就是18650的電池,雖然不是專用動力電池,但是可以湊合著用,你們要不試試。
特斯拉後來又去找了三星和LG,但是也都沒有一家願意為他開發新的電池,於是馬斯克一狠心就真的用了18650的電池,而且他的工程師真的做出了一套優秀的BMS程序,這下連松下都驚呆了,因為松下自己的單體動力電池都做不到這麼好衰減效果。於是松下也有點後悔,在Model S第二次升級的時候,就提出想更換電池系統,不過馬斯克這次也拒絕了,估計是覺得再開發一套BMS系統挺麻煩的。
個人的抽象理解
非專業人士,不喜勿噴
①我先簡單的列個數字作比較,7000多節小容量電池~700多節大容量電池。我們從物理學角度抽象理解,如何增加一個物體的接觸面積,嗯?
把這個物體分成盡量多的小個體單位,SO,不知道大家是不是猜到了我想表達的意思。我們把「如何增加一個物體的接觸面積」等價於特斯拉的「如何提高電池性能、性價比」,在這組對比中「增加接觸面積」就好比「增大電池電流」。
同行的朋友都知道,電流的大小決定了電動車的提速性能以及最高時速。
總結,電池分成很多塊,並聯起來是成本最低的提高電流的方式。
②你知道19世紀的很多戰艦被一擊就沉,而20世紀的戰艦你擊N多次都不沉,的原因嗎?因為他的船體就像竹子一樣,分很多節,其中偶爾的兩三節灌滿水是不會沉的,Understand?
所以特斯拉的電池分很多節,其目的之一就跟上面說的「擊不沉的戰艦」相同,如果其中的一節或者一組電池壞了,只需將他們隔離開就行了,其整體的性能受到的影響不會很大。
千里之堤,潰於蟻穴莫看特斯拉的每節電池微不足道,在特斯拉強大的電池管理系統下,他們的能量可以合而聚之,分而散之,在不同的使用需求下,為車輛提供相應的能量供應,不浪費,不虧欠,挖掘電池最大的使用潛力,延長電瓶的使用壽命
最早採用18650電池,是好幾個因素所促成的:
1.設計和擺放位置,空間所決定的。鋰電池安全性較差。放在車頭或車尾,在碰撞的時候很容易發生災難性的後果,所以最後選擇在底盤。轎車的高度是一定的,所增加的電池厚度不能太大,不能影響車子的乘坐舒適度。
2.當你電池的空間確定了,單位體積的能量密度是一個問題。當時情況下,18650是一個最佳方案。而且單位體積的重量最輕。三元電池是最佳選擇。
3.鋰電池的特性所決定的。鋰電池在放電的時候體積越小,散熱程度越好,性能越佳。
畢竟現有的7000多節18650電池在組裝的時候很麻煩。安全性也較差。所以特斯拉自己開發了21700這種電池。體積相對小,性能符合車子要求;空間利用率高,能量密度大;放電倍率高;電池的數量減少,工藝也簡單化,降低工作強度。相比較18650,更適合特斯拉自己的需要。
問題很簡單,鋰電池自身物理特性決定的,像特斯拉這樣續航幾百公里動力那麼強勁的車,鋰電池需要很大,聚合物鋰電池實際上就跟果凍一樣,非常軟,小電池問題不大,電池做大了遇到衝擊會「流動」,所以至今三星不敢上4000毫安電池,因為單位容量太大的時候,碰摔真的有可能造成電池短路。放在汽車上這個就比較致命了,萬一有事故電池很可能起火燃燒!而且18650電池體積電量比已經到了一個極致,你即使去設計一個大型鋰電池,同樣功率體積也不會比18650省多少,倒不如直接用18650,也可以隨意布置,採購也更方便,不會因為電池價格和產能被電池廠家刁難,一勞永逸解決電池供貨和價格的問題!
上面留言評論的都對,唯一沒有考慮的就是電池有個致命的缺陷就是能量衰減問題,電池能量衰減在單位時間裡持續發生,會呈幾何倍數的增加,屁對車輛的影響,優勢在高速行駛中的車輛來說都是致命的,單體電池在放電的時候,整個電池就好比水平年下降一樣,一個點放電,會拉低整個電池的電荷含量,包括電流,電壓都會降低,當出現大規模放電的時候,單體電池的整個電屬整體下降,電壓,電流和電荷,會出現欠 壓狀態,但是,當把大電池轉化為小電池的時候,放電點集中在一個電池單元,即使這個單元在極短的時間內出現饋電,但對整個電池組來說,不會產生極大的影響,這樣就保證了整個車輛的電控系統持續擁有比較穩定的能量供給
關於動力電池pack我算是有發言權的了,我們公司圓柱、方形、軟包的pack自動組裝線都有做過,設備供應國內主流整車廠,電池廠,自動化程度非常高。同時我們公司也是國內第一條研製出並提供客戶量產採用特斯拉18650圓柱電池水冷鋁絲焊接工藝的設備廠商,這裡有兩個重點,第一水冷,這決定了充放電的速度和效率,第二鋁絲焊接,這決定了把7000多個18650圓柱電池串並聯的可靠性和效率。國內為什麼少用特斯拉的18650工藝?就是因為他們不具備這方面的技術,或者他們根本不想做大容量,快衝安全的動力pack,再說這個成本不是一般的高,我們公司一條這樣的生產線都是2000萬起,而一個動力pack的成本組裝費用都要3-4萬,這不包括電池和材料費用,當然隨著市場的擴大,產能的提高,生產成本會大幅度的降低。大家有什麼疑問歡迎一起討論
特斯拉的汽車的電壓是400V,總電功率是85KWh,而我們知道,18650電池的電壓一般是在3.7,容量一般也就是10Wh這樣,那要推動這個大個汽車必須要串並聯組合。這樣會有一個好處,如果其中某一節電池出現問題的話,只會影響到一組串聯的電池容量,比如說是特斯拉是100個電池串聯,然後二十組並聯的話,壞了了一節的話,也就是這100節不能使用了,而其他的1900節還能使用,存儲電荷的能力將會下降二十分之一,而其他的電池仍然可以保障使用,而只用單電池串聯的話,如果一節電池有問題的其餘的都不能使用了。
首先,18650電池技術成熟,供應商也多,適合大量採購,降低成本。
然後,鋰電池有個缺點就是安全性,再受撞擊容易著火。一個18650電池著火威力不大,但一大塊電池著火威力就不容小覷了。這種結構,可以把危險分散開來,比如一根鋼筋插進電池組,可能刺穿10塊18650電池,但如果是整塊大電池,那就是一整塊了,著火威力也大,而且整塊電池都報廢了。
1.模塊化,幾百顆為一組,更安全!
2.可以隨意定製電池的形狀
3.單個的成本低,就像人體的細胞一樣,也都是一個個的單體,
4.充電可以達到安全快充,對整體的充電變成了對單一單元的充電,對整體算是快充,對單體算是慢充,利於延長電池壽命
5.可靠性,單體損壞不影響整體運作,這就是飛機雙發更保險,民航客機基本用4發
很簡單,不是他不想用,而是現在沒有那麼大容量的電池技術,無論是哪種電池都存在或安全性不足,或能量密度不足,或充電時間過長,或循環次數過少,等等等等各種問題,特斯拉只能選擇性價比相對較高自己又有一定技術的現成產品,小日本鋰電池不錯,特斯拉自己在電池管理上有獨到之處,所以就出現了屁股下坐著七千多節電池的特斯拉
推薦閱讀:
※特斯拉老闆嘲笑比亞迪產品很爛,你怎麼看?
※御捷的電動汽車怎麼樣?
※在遊俠汽車工作是怎樣一番體驗?
※開發新能源車的充電樁及供電問題是如何解決的?