鉅大LARGE | 點擊量:1880次 | 2021年02月27日
特斯拉用的什么鋰離子電池?特斯拉鋰離子電池組壽命是多長時間?
特斯拉用的什么鋰離子電池?特斯拉采用的是由松下生產(chǎn)的18650電池,在Model3正式投產(chǎn)后,新型21700電池將取代18650,成為新的電芯。
21700電池是三元鋰離子電池,陰極材料是鎳鈷鋁酸鋰(NCA)。這種圓柱形三元電池,是目前能量密度最高的動力鋰電池解決方法。相比方塊形電池,此類電池雖然能量密度高,但穩(wěn)定性較差,要有較為出色的BMS(電池管理系統(tǒng))支持。
在現(xiàn)有條件下,其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右,相比其原來18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg約提高20%。同時根據(jù)松下的動力鋰離子電池單體的測試數(shù)據(jù)來看,其21700電池的體積能量密度遠高于18650型電池單體。單體電芯能量密度的提升要遠高于成組后提升的20%幅度。
特斯拉最早的Roadster采用的是松下的NCR18650A型電池,額定電壓3.6V,容量3.1Ah。之前的85kWh電池組采用的是NCR18650B型電池,額定電壓3.6V,容量3.1Ah。
21700型電池相比18650型電池,增大了圓柱電芯的物理尺寸,雖然這會新增能量容積,但同時會降低電芯循環(huán)壽命和倍率等性能。假如持續(xù)增大尺寸,電芯安全性和適配性都會降低,無形之中新增新能源汽車安全隱患和設(shè)計難度,據(jù)測算,容量每提升10%,循環(huán)壽命大約會降低20%;充放電倍率降低30-40%,同時電芯會有20%左右的升溫。電池溫度的升高,循環(huán)壽命的減短,這對電動汽車來說就是致命的缺陷。
理論上,相比18650電池,21700電池壽命更短、同等容量充電時間更長、安全性更低,但假如特斯拉的BMS足夠出色,那這些問題也是可以優(yōu)化的。
特斯拉鋰離子電池組壽命
特斯拉在此前推出了自動駕駛出租車之后,對車身和驅(qū)動系統(tǒng)更加的關(guān)注,目前推出的特斯拉Model3車身和驅(qū)動系統(tǒng)的使用壽命達到了160萬公里,但電池模塊的使用壽命僅在48萬-80萬公里之間。假如將電池模塊的壽命提升到160萬公里,將有大大降低自動駕駛出租車的運營成本,提升使用時長。
現(xiàn)階段大多數(shù)車輛在設(shè)計時都會考慮到160萬公里的運營目標(biāo),包括車輛驅(qū)動單元的設(shè)計、測試和驗證工作,都是為160萬公里的目標(biāo)所服務(wù),但實際上現(xiàn)在的電動汽車電池大部分使用壽命都無法達到160萬公里。
常規(guī)的內(nèi)燃機要相應(yīng)的傳動系統(tǒng)、變速箱系統(tǒng)以及發(fā)動機系統(tǒng)來匹配,但是電動汽車這些均不要,通過三電就能保證車輛已高性能方式行駛,在技術(shù)推動背景下特斯拉的理論續(xù)航成績其實要比內(nèi)燃機更容易實現(xiàn)。
當(dāng)然要克服最大的問題就是鋰離子電池組問題,這是最大的限制瓶頸,一旦電池組成為最大的拖油瓶那么其160萬公里目標(biāo)將會遙遙無期,畢竟一旦電動汽車最大公里數(shù)達到160萬公里,這注定其壽命要比發(fā)動機更長!
對特斯拉鋰離子電池組壽命的認識,要建立在對電池結(jié)構(gòu)認識的基礎(chǔ)上。在充放電過程中,每一次參與運動的鋰離子越少,對結(jié)構(gòu)的破壞越小。每一次參與運動的鋰離子跑得越慢,對結(jié)構(gòu)的破壞也越小。假如鋰離子跑得差不多了,還要持續(xù)從里面抽取鋰離子,對電池就會有損傷。
結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定,被破壞得越多,循環(huán)壽命自然就會變差。所以,我們通常強調(diào),鋰離子電池的充放電要淺充淺放,不要挑戰(zhàn)電池的極限。