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特斯拉將電芯換成“2170” 意義何在?

發(fā)布時(shí)間 : 2017-06-10 瀏覽次數 : 5813

如果你關(guān)注特斯拉,你一定知道它正在醞釀的一大動(dòng)作,就是把正在采用的18650型電池更換為2170型電池。

第一個(gè)會(huì )配上新型電池的車(chē)型,就是Model3,據悉ModelS和ModelX也有望隨后進(jìn)行更換。而2170型電池的主要用途,還將是在Powerwall2和Powerpack2等能源產(chǎn)品。

其實(shí)早在今年1月舉辦的CES(國際消費電子產(chǎn)品展)上,2170型電池就已面世。特斯拉宣布這款電池將在Gigafactory超級電池工廠(chǎng)生產(chǎn),計劃年產(chǎn)能35GWh/年,幾乎和世界電池產(chǎn)能總和相當。

大部分人認為,這是特斯拉進(jìn)一步提升產(chǎn)品力的象征。然而興奮勁頭過(guò)后,我才意識到,這件事并沒(méi)有我們想象中這么簡(jiǎn)單。

18650/2170代表什么?

我們先來(lái)了解一下這些枯燥的型號代表什么。

18650型命名方式:直徑為18mm,長(cháng)度為65mm,“0”代表圓柱形。這與傳統的3號電池尺寸很相近(17500:直徑17mm,長(cháng)度50mm)。除電動(dòng)車(chē),18650型電池還多用于筆記本電腦和強光手電等產(chǎn)品。

同樣道理,2170型代表:直徑為21mm,長(cháng)度為70mm。末尾沒(méi)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的合作產(chǎn)品。

雖然尺寸變大了,可以看到特斯拉仍采用的是三元鋰電池模式。

此前,特斯拉電池技術(shù)總監KurtKelty對這類(lèi)電池的評價(jià)是:能量密度更大且穩定性、一致性更好;可以有效降低電池系統的成本;尺寸小但可控性和安全性都在不斷提高。

尺寸變大了意味著(zhù)什么?

ElonMusk說(shuō),“2170型電池的能量密度是世界上最高的,并且還將是最便宜的!

原有的18650型電池由于體積受限,而且工藝已經(jīng)十分成熟,能量密度提升無(wú)論是從工藝控制角度還是原材料角度,都沒(méi)有突破性進(jìn)展。而且考慮到成本原因,增大體積是更加明智的選擇。

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

此外,隨著(zhù)電芯單體體積增大,內阻減小,充放電會(huì )變得更順暢。

采用大量小電池連接的方式,固然在靈活性和防退化上有優(yōu)勢,但在一個(gè)全尺寸的電動(dòng)汽車(chē)內使用小型圓柱形電池組,意味著(zhù)數以千計的大電流連接,且每一個(gè)接頭都是引起過(guò)熱的潛在源。

放在特斯拉上,代表著(zhù)有7000多個(gè)潛在過(guò)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(shù)上下足了功夫,但并不能高枕無(wú)憂(yōu)。

這次將電池體積增大,接頭數量也就隨著(zhù)減少,過(guò)熱潛在源也就相應減少了。

特斯拉官方對這項新技術(shù)的價(jià)格優(yōu)勢頗有信心,提出:2170型電池系統成本為155美元/Wh(18650型171美元/Wh);預計售價(jià)為170美元/Wh(18650售價(jià)185美元/Wh)。不過(guò)從Gigafactory工廠(chǎng)的建設進(jìn)度來(lái)看,2170型電池在上市初期成本優(yōu)勢不大。


三元鋰電池安全嗎?

這本是個(gè)老生常談的話(huà)題,但因特斯拉這輪選擇,還是值得簡(jiǎn)單介紹一下。

三元鋰電池如果內部短路或是正極材料遇水,會(huì )有起火風(fēng)險。2016年初,三元鋰電池客車(chē)列入新能源汽車(chē)推廣應用推薦車(chē)型目錄的計劃,還因此一度被工信部叫停。針對這個(gè)問(wèn)題,特斯拉采用了鋼殼來(lái)保護18650型電池。

三元鋰材料的熱穩定性也較差,會(huì )在200度左右發(fā)生分解,且化學(xué)反映較劇烈,會(huì )釋放氧分子,有連鎖反應風(fēng)險。而磷酸鐵鋰的分解溫度會(huì )高到三倍以上(700-800度),且不會(huì )釋放氧分子。

三元鋰電池由于穩定性不突出,在受到嚴重碰撞時(shí)也會(huì )有起火風(fēng)險。也正是這個(gè)原因,此前電動(dòng)客車(chē)基本都采用了安全性能穩定、高溫性更好的磷酸鐵鋰電池。采用三元鋰電池的汽車(chē),汽車(chē)碰撞安全性要求會(huì )更高。

特斯拉在這方面做得不錯。比如在2014年,特斯拉ModelS就是當年唯一一款同時(shí)獲得Euro-NCAP和NHTSA頒發(fā)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(pán)正下方)和主動(dòng)安全技術(shù)的使用(無(wú)人駕駛技術(shù)下的輔助技術(shù))。

雖然特斯拉仍舊有過(guò)安全事故,但就起火事故率來(lái)說(shuō),這套方案的安全性還是十分值得信賴(lài)。

需要注意的是,三元鋰電池安全問(wèn)題還是存在。特斯拉敢堅持這項技術(shù),是源于特斯拉在提升電池安全技術(shù)外,還對傳統車(chē)身安全技術(shù)進(jìn)行了大量研究。

換句話(huà)說(shuō),特斯拉告訴我們這項技術(shù)有著(zhù)良好的上升空間,但這并不代表任何人使用這項技術(shù)都是可行的。

特斯拉的堅持會(huì )推動(dòng)三元鋰電池的擴張

在政策驅動(dòng)下,目前新能源汽車(chē)市場(chǎng)結構正在發(fā)生著(zhù)變化,新能源乘用車(chē)、新能源專(zhuān)用車(chē)比例逐漸提升。

2016年底,三元鋰電池風(fēng)波在工信部發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步做好新能源汽車(chē)推廣應用安全監管工作的通知》后告一段落,這也意味著(zhù)三元鋰電池將在電動(dòng)客車(chē)上重回大眾視野。

電動(dòng)客車(chē)霸主比亞迪,此前對磷酸鐵鋰電池的堅持可是有目共睹。但在同年底卻一改常態(tài),舍棄了此前秦、唐等車(chē)型所采用的磷酸鐵鋰電池模式,新上市的宋EV以及相繼推出的秦80、唐100等車(chē)型將匹配全新的“鎳鈷錳”系三元鋰電池。

無(wú)獨有偶,北汽新能源在2015年也同樣舍棄了磷酸鐵鋰路線(xiàn),當年上市的EV200和ES210兩款電動(dòng)車(chē)均采用了三元鋰電池。

作為行業(yè)標桿,特斯拉此次選擇無(wú)疑會(huì )是業(yè)界吃了一顆定心丸。

特斯拉此次的選擇對其本身來(lái)說(shuō)無(wú)疑是明智的,這也正好驗證了KurtKelty此前對這項技術(shù)的觀(guān)點(diǎn)與期望。獲得更高能量密度的特斯拉,必然還會(huì )進(jìn)一步提高電池續航能力以及爆發(fā)力。

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

三元鋰電池技術(shù)在特斯拉的助推之下,相信會(huì )有更佳的發(fā)展。但我們切不可因特斯拉的成功就簡(jiǎn)單印證三元鋰電池的安全可靠性?v然三元鋰電池有著(zhù)很多可能性,但我們不能忽視特斯拉所做出的一系列安全措施,可不是誰(shuí)都學(xué)得過(guò)來(lái)的。


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