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特斯拉将電芯換成“2170” 意義何在?

發布時間 : 2017-06-10 浏覽次數 : 4844

如果你關注特斯拉,你一(yī)定知(zhī)道它正在醞釀的一(yī)大(dà)動作,就是把正在采用的18650型電池更換爲2170型電池。

第一(yī)個會配上新型電池的車(chē)型,就是Model3,據悉ModelS和ModelX也有望随後進行更換。而2170型電池的主要用途,還将是在Powerwall2和Powerpack2等能源産品。

其實早在今年1月舉辦的CES(國際消費(fèi)電子産品展)上,2170型電池就已面世。特斯拉宣布這款電池将在Gigafactory超級電池工(gōng)廠生(shēng)産,計劃年産能35GWh/年,幾乎和世界電池産能總和相當。

大(dà)部分(fēn)人認爲,這是特斯拉進一(yī)步提升産品力的象征。然而興奮勁頭過後,我(wǒ)(wǒ)才意識到,這件事并沒有我(wǒ)(wǒ)們想象中(zhōng)這麽簡單。

18650/2170代表什麽?

我(wǒ)(wǒ)們先來了解一(yī)下(xià)這些枯燥的型号代表什麽。

18650型命名方式:直徑爲18mm,長度爲65mm,“0”代表圓柱形。這與傳統的3号電池尺寸很相近(17500:直徑17mm,長度50mm)。除電動車(chē),18650型電池還多用于筆記本電腦和強光手電等産品。

同樣道理,2170型代表:直徑爲21mm,長度爲70mm。末尾沒有“0”的2170型,是特斯拉的獨特叫法,但同樣表示圓柱形電池。

以上兩款電池都是特斯拉和松下(xià)的合作産品。

雖然尺寸變大(dà)了,可以看到特斯拉仍采用的是三元锂電池模式。

此前,特斯拉電池技術總監KurtKelty對這類電池的評價是:能量密度更大(dà)且穩定性、一(yī)緻性更好;可以有效降低電池系統的成本;尺寸小(xiǎo)但可控性和安全性都在不斷提高。

尺寸變大(dà)了意味着什麽?

ElonMusk說,“2170型電池的能量密度是世界上最高的,并且還将是最便宜的。”

原有的18650型電池由于體(tǐ)積受限,而且工(gōng)藝已經十分(fēn)成熟,能量密度提升無論是從工(gōng)藝控制角度還是原材料角度,都沒有突破性進展。而且考慮到成本原因,增大(dà)體(tǐ)積是更加明智的選擇。

特斯拉提出,現生(shēng)産的2170型電池系統能量密度在300Wh/kg左右,而電池系統則爲250Wh/kg,提高20%。能量密度提升率相當可觀。

此外(wài),随着電芯單體(tǐ)體(tǐ)積增大(dà),内阻減小(xiǎo),充放(fàng)電會變得更順暢。

采用大(dà)量小(xiǎo)電池連接的方式,固然在靈活性和防退化上有優勢,但在一(yī)個全尺寸的電動汽車(chē)内使用小(xiǎo)型圓柱形電池組,意味着數以千計的大(dà)電流連接,且每一(yī)個接頭都是引起過熱的潛在源。

放(fàng)在特斯拉上,代表着有7000多個潛在過熱源存在。雖然特斯拉在電芯、pack、電池管理系統等電池安全技術上下(xià)足了功夫,但并不能高枕無憂。

這次将電池體(tǐ)積增大(dà),接頭數量也就随着減少,過熱潛在源也就相應減少了。

特斯拉官方對這項新技術的價格優勢頗有信心,提出:2170型電池系統成本爲155美元/Wh(18650型171美元/Wh);預計售價爲170美元/Wh(18650售價185美元/Wh)。不過從Gigafactory工(gōng)廠的建設進度來看,2170型電池在上市初期成本優勢不大(dà)。


三元锂電池安全嗎(ma)?

這本是個老生(shēng)常談的話(huà)題,但因特斯拉這輪選擇,還是值得簡單介紹一(yī)下(xià)。

三元锂電池如果内部短路或是正極材料遇水,會有起火(huǒ)風險。2016年初,三元锂電池客車(chē)列入新能源汽車(chē)推廣應用推薦車(chē)型目錄的計劃,還因此一(yī)度被工(gōng)信部叫停。針對這個問題,特斯拉采用了鋼殼來保護18650型電池。

三元锂材料的熱穩定性也較差,會在200度左右發生(shēng)分(fēn)解,且化學反映較劇烈,會釋放(fàng)氧分(fēn)子,有連鎖反應風險。而磷酸鐵锂的分(fēn)解溫度會高到三倍以上(700-800度),且不會釋放(fàng)氧分(fēn)子。

三元锂電池由于穩定性不突出,在受到嚴重碰撞時也會有起火(huǒ)風險。也正是這個原因,此前電動客車(chē)基本都采用了安全性能穩定、高溫性更好的磷酸鐵锂電池。采用三元锂電池的汽車(chē),汽車(chē)碰撞安全性要求會更高。

特斯拉在這方面做得不錯。比如在2014年,特斯拉ModelS就是當年唯一(yī)一(yī)款同時獲得Euro-NCAP和NHTSA頒發的五星安全認證車(chē)型。

這得益于特斯拉良好的車(chē)身設計(全鋁合金車(chē)身與高強度硼鋼強化結構)、電池結構布局(電池組位于在底盤正下(xià)方)和主動安全技術的使用(無人駕駛技術下(xià)的輔助技術)。

雖然特斯拉仍舊(jiù)有過安全事故,但就起火(huǒ)事故率來說,這套方案的安全性還是十分(fēn)值得信賴。

需要注意的是,三元锂電池安全問題還是存在。特斯拉敢堅持這項技術,是源于特斯拉在提升電池安全技術外(wài),還對傳統車(chē)身安全技術進行了大(dà)量研究。

換句話(huà)說,特斯拉告訴我(wǒ)(wǒ)們這項技術有着良好的上升空間,但這并不代表任何人使用這項技術都是可行的。

特斯拉的堅持會推動三元锂電池的擴張

在政策驅動下(xià),目前新能源汽車(chē)市場結構正在發生(shēng)着變化,新能源乘用車(chē)、新能源專用車(chē)比例逐漸提升。

2016年底,三元锂電池風波在工(gōng)信部發布《關于進一(yī)步做好新能源汽車(chē)推廣應用安全監管工(gōng)作的通知(zhī)》後告一(yī)段落,這也意味着三元锂電池将在電動客車(chē)上重回大(dà)衆視野。

電動客車(chē)霸主比亞迪,此前對磷酸鐵锂電池的堅持可是有目共睹。但在同年底卻一(yī)改常态,舍棄了此前秦、唐等車(chē)型所采用的磷酸鐵锂電池模式,新上市的宋EV以及相繼推出的秦80、唐100等車(chē)型将匹配全新的“鎳钴錳”系三元锂電池。

無獨有偶,北(běi)汽新能源在2015年也同樣舍棄了磷酸鐵锂路線,當年上市的EV200和ES210兩款電動車(chē)均采用了三元锂電池。

作爲行業标杆,特斯拉此次選擇無疑會是業界吃了一(yī)顆定心丸。

特斯拉此次的選擇對其本身來說無疑是明智的,這也正好驗證了KurtKelty此前對這項技術的觀點與期望。獲得更高能量密度的特斯拉,必然還會進一(yī)步提高電池續航能力以及爆發力。

此前作爲新興企業,頗有大(dà)殺四方之勢,現在則變得更加穩健成熟。穩中(zhōng)有升,這是特斯拉此舉給人的印象。

三元锂電池技術在特斯拉的助推之下(xià),相信會有更佳的發展。但我(wǒ)(wǒ)們切不可因特斯拉的成功就簡單印證三元锂電池的安全可靠性。縱然三元锂電池有着很多可能性,但我(wǒ)(wǒ)們不能忽視特斯拉所做出的一(yī)系列安全措施,可不是誰都學得過來的。


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