03.06 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?

關心婷


準確的來說,現在特斯拉已經不再使用18650電池了,改為最新的21700電池。21700電池的能量密度要優於18650電池,在現有條件下,其生產的21700電池系統的能量密度在300Wh/kg左右,比其原來18650電池系統的250Wh/kg約提高20%,而且成本也降低了。所以使用21700電池更好也更安全。至於為什麼要使用幾千節小電池,主要還是考慮了安全性,如果某幾個電池出了問題,不至於影響汽車行駛,而且維修也更方便更經濟。


小品科技


首席投資官評論員董巖:

這個在普通人看來是不能理解的,用7000多節電池裝在一起多麼的麻煩,但是我們要向我們能想到的問題在電動汽車的設計環節工程師們也都想到了。

不僅是特斯拉用7000多節小電池。國內的主要電動車生產企業,國際上的電動車都是採用的小電池模式。

為什麼採用小電池呢?其實從數學的角度來講就是容錯率,如果是適用一塊大的電池一旦電池故障整個車就爬窩了,而如果採用7000多節小電池,那麼7000多節電池中間壞個幾節是不影響電動車行駛的。如果是一節大連電池壞了那也就壞了,容錯率就極低,如果是7000多節小電池那麼壞一份汽車還是可以正常行駛的。

特斯拉技術比較先進採用的是松下的18650電池,而且採用的是多路並聯的電池鏈接模式,這種模式比較考驗整車的電池管理和熱管理系統國內幾乎所有的車企因為技術不過關都採用的串聯電池鏈接模式。

還有就是如果是一塊電池壞了換起來非常麻煩,電動車的電池重達900多公斤,而如果是小電池更換起來就非常方便。

最後還有一點就是,如果是一塊電池那麼放電充電都是這一塊電池進行,這樣會影響電池的壽命,而7000多節電池通過動力管理軟件可以實現合理的放電,可以減輕每個單元的壓力有利於延長電池的使用壽命。

我們的一般家用電動車現在主要用的是三元鋰電池,三元鋰電池的優點是儲能大,現在國內主要用的是NCM523,特斯拉用的松下的18600是NCM811,儲能更大更多,但是也有一個問題是儲能越大散熱問題就越嚴峻,國內不用811的原因就是熱管理不過關還不能大規模使用,所以大部分都還在用523,但是如果都做成1個大電池散熱問題誰也解決不了所以這個也是不用大電池用N節小電池的原因。


首席投資官


拆開你的充電寶、手機、筆記本...... 等等所有電子設備看看!你就明白了一切!!

目前除了你用的南孚電池和你開的車上蓄電池算是一個完整的單體電池,剩下你用的幾乎所有的電池驅動的設備全部都不是單體的!

這是為什麼呢?

前面的答主只答對了一部分!單體電池不好維護,而且壽命要比陣列電池低,充電還不好衝,出了問題直接變殘廢,安全性極低...

所有需要持續供電的設備都喜歡用組合電池,因為這樣會大大增加電池的壽命,充電速度也會比單體電池快很多,還要最重要的原因是當部分電芯已經老化時,其他電芯還可以正常工作,這個時候組合電池就依然能保證設備的相對續航,不至於徹底不能用。

另外

鋰電池在生產的時候就是一節一節的形態,目前還沒見過哪家工廠有能力生產出一塊汽車底盤那麼大的單體鋰電池,而且即使生產出來,那跟一顆高能燃燒彈也沒什麼區別,這是由電池的基本結構制約的。

So....


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貓眼智客-楊明慧


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伙伴並不是松下,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。


福晶科技漲啊


首先,我們先來簡單的瞭解一下18650鋰電池。

18650鋰電池:18表示直徑為18mm,65表示長度為65mm,0表示為圓柱形電池。這款鋰電池的優點有:容量相比於一般電池來說較大,且電池的壽命與普通電池相比也是比較長的,它是可以串聯或並聯組合成18650鋰電池組的,大大增強電池容量。除這些以外,還有電壓高、沒有記憶效應等等優點。其次,除了以上這些優勢,還有什麼是特斯拉汽車要選用7000多節18650小容量電池做電池組的原因呢?

第一,維護成本低。汽車都有自己的電池管理系統,而一旦發生故障,單體電池的維護成本是遠遠高於幾千節小電池組成的電池組的。這是因為單體電池是整車的唯一動力來源,出現問題時後果就會比較嚴重,而電池組發生故障的時候,電池管理系統只要將出現故障的電池切掉輸出就可以了,防止故障蔓延。

第二,電池壽命相對較高。選擇用組合電池,這樣會大大增加電池的壽命,充電速度也會比單體電池快很多。當然,最重要的還是當部分電芯已經老化時,其他電芯還是可以正常工作的,這個時候組合電池就依然能保證設備的相對續航,不至於徹底不能用。


沙漠西湖ik


特斯拉的電池技術總監庫爾特·科蒂(Kurt Kelty)表示,“我們也嘗試了板型和方型電池,結果還是18650的能量密度更高”,此次採用的18650“電池單元的能量密度大約比Roadster高3成。而且,單元的排列方式對於安全性影響也頗大,另外還把18650電池單元之間的間隔也給做小了”

在該公司看來,這樣不僅成本低,而且安全性好,,一旦電池單元出現熱失控,因為容量小,不容易影響到周圍的電池單元。科蒂說道:“其實,18650有五個優點。但我們不想讓其他企業知道,所以不便詳談。”另外,他的話中還透露出了該公司也在嘗試其他方式,但目前還不打算更換的意思。

Tesla為什麼採用18650電池?

a. 一致性

18650電池是最早、最成熟、最穩定的鋰離子電池,廣泛應用在電子產品中,每年的出貨量大約有幾十億節。多年來,日本廠商在18650電池的生產工藝上積累了大量的經驗,使得產出的18650電池的一致性、安全性都達到了非常高的水準。

總結來說,18650電池的單體容量小(一般不會超過3 Ah),所需的單體數量會很多(Roadster有6831節),但是一致性很好;層疊式電池的容量可以做得較大(30 Ah甚至40 Ah),單體數量可以降低,但是一致性差。

Tesla不是一家電池廠商,它在電池生產技術方面不會有太多的積累,現階段也很難投入大量的人力物力與電池供應商一起去改善層疊式電池的生產工藝。開發一套管理6000多節單體一致性很好的電池系統與開發一套200多節一致性很差的電池系統,相比之下,前者的技術難度應該更低一些。

b. 成本

Tesla採用18650電池,就可以利用日本松下等廠商之前的生產線進行生產。在消費類電子產品所用18650電池競爭日趨激烈的情況下,松下等廠商是非常樂意與Tesla合作升級產品,將原有的生產線改良後用於生產動力電池。

另外,工業生產有一個規模效應,當生產產品的規模達到一個量級之後,成本會大大降低。一輛Tesla就需要上千節18650電池,因此單體的採購價格應該可以壓得比較低。

c. 散熱能力

1但是,6000多個單體電池的溫度也應當保持在不超過5°C的範圍內,但是,6000多個單體電池的溫度也應當保持在不超過5°C的範圍內,這是一件非常困難的事情。但是,Tesla做到了。總結來說,由於採用了小容量的18650電池,Tesla的熱管理系統的複雜度是大大增加了的。也就是說,如果從散熱能力方面考慮,使用小容量的18650電池不是最優選。

d. 能量密度

談到能量密度,就必須區分單體電池的能量密度與電池組的能量密度。

就單體電池的能量密度來看,18650電池是要高於大容量的層疊式鋰離子電池。查到的日產LEAF所用的33 Ah鋰離子電池的能量密度是157 Wh/kg,GM Volt所用的層疊式電池的能量密度約為150 Wh/kg而Roadster所用的18650電池的能量密度約為211 Wh/kg。


電子煙家園


採用小容量電芯單體與大容量電芯單體才是真正的差別選擇。至於什麼形狀我覺得是封裝方式的不同,不重要。

十來年前,有人說特斯拉造車是互聯網造車,當時聽起來似懂非懂,後來才知道原來特斯拉厲害的是他在三電核心的軟件算法技術,更準確的定義應該是一家軟件公司,因為其三電核心硬件都是外面買硬件。

好了,回到正題,我來說說單體單體cell大小選擇上的優勢劣勢吧,

優勢

第一 從鋰離子電池來看目前的電壓極限從3.6上升到了4.2,單體大電芯目前容量為50安時,小電芯為5安時,這個就好比一個水缸的大小。你說水管子一樣粗,一個水缸是另一個的10倍大,是不是充電時間也理論上要慢10倍。雖然在目前新能源動力電池的充電時間來看tesla約一小時,國內主流約一小時30充滿。那麼很顯然可以看出來大電芯的充電倍率要遠遠高於小電芯。也就是風險因素大大提升(同等級片材料技術上)。

第二,就是容錯率問題,簡單邏輯就是一個7000個單元與100個單元,同等容量下假如壞了一個對整合效能的影響。對於用戶體驗來說是不差別很大的。

第三熱交換均勻性和效率上小單體更好,所以安全性會更好。

第四~~~

劣勢

第一Bms算法,因為陣列的數量更多,因此在充放電算法上的複雜度,會高出幾個量級。說白了就是軟件算法。特斯拉的核心技術是不會開放的。所謂開放的專利只是告訴大家一個原理罷了。

第二 每個電芯的衰減是不可能一致的,因此怎麼去將更多的單體推出一個最優的獨一無二的充電放電波形。其實複雜度也是幾何級增長。(雖然目前國內還沒有這種成熟的算法模型,但是後面一定會有)。


81年年份可樂


單體還是小容量組合,從汽車最重要的指標,安全性角度,就很容易理解了!

假設,一個單體的特斯拉車電池和一個7000多並串的電池組,哪一個在安全性上更容易被解決?即使,最壞的情況發生了,電池在意外或者事故中爆炸,你可以想象一下,如同整個車體底座那麼大的電池爆炸和7000多個電池只是幾個或者幾十個哪怕上百個爆炸,其威力差異有多大?

也許,大家沒見過電池爆炸吧。

按照我以前在電池廠的經歷來看,一個42的鋁殼電池單體或者一個62的鋼殼單體,再或者一個18650的電池單體,在不加載保護板的狀態下因為內部或者外部原因發生爆炸,基本上可以把假設日常使用的手機或者電腦外殼炸開。而我遇到過車間電池在堆放在地板上,因為一個電池爆炸碎片燃燒波及其他電池,其結果是怎樣?那就是車間天花板上如同被機槍掃過一樣,全是一個個洞。都是電池炸出來的!!!

當然,單體電池需要複雜的保護電路和檢測電路和相關的線路以及電路板等構件。而單體則在對應的這些構件會輕和少很多,但是,面對最壞的後果出現的時候,其損失和傷害後果就是數量級的差距了。

以前動力電池也存在過用大一點的型號,具體型號尺寸不記得了,大約有一個包裝箱那麼大,大約20乘40高30公分的那麼大,其工藝和18650對比,我指的是內部正負極的卷繞工藝,18650是卷繞的,而我說見過的那麼大的主要疊片工藝,其內部相當於一個很多電池的串並聯,在內阻和其他指標上,尤其是正負極片的一致性上,因為存在公差,那麼疊片的反而不如一個單體電池在穩定性和一致性上有更好的可控性。

因此,題主的這個問題,按照我在電池廠的經驗來看,我估計主要是安全性考慮,因為如果一個很大或者多個大的電池,其爆炸的威力非常大,其次是可控性和一致性角度以及電池內阻損耗角度經濟性還不如單體做組合管理!

還要補充一點,18650幾乎是鋰電池裡工藝最成熟,體積能量比最高的一個電池型號了,在以前筆記本電腦中的電池,基本上都是用18650這個型號,且從產業鏈的角度來看,無論是工藝的成熟度還是自動化設備的配套成熟度,都是非常成熟的,因此,選擇18650是特斯拉非常英明的選擇,是懂行業做出的正確選擇!


屠龍刀fei0598


橫空出世的特斯拉改變了汽車產業格局,完美的高科技體驗以及環保的功效讓特斯拉成為科技新貴一族的購車首選。

作為電動汽車,用戶最為關注的充電問題,特斯拉也給出了很好的解決方案。

特斯拉推出不受車庫、地下停車場、地面停車位等環境限制的家庭充電站,滿足了特斯拉車主99%充電需求。

據網友稱,對特斯拉有第一次看見Iphone手機的心動感。特斯拉有多火呢?網上有一個段子說,不同於其他名牌車車展請了一堆漂亮模特,特斯拉從來不請模特吸引眼球,看客還得連夜排隊才有機會入場。

對於一款如此高科技的電動汽車,超快的提速能力以及充足的續航時間是它的一大賣點,這要感謝它的電池處理技術。要想動力充足,電池一定要容量大,那麼特斯拉之所以用7000多節18650小容量電池而不用容量更大的單體電池做電池組主要有以下幾點考量:

1、電力性能更穩定。

單體電池一旦出現問題,整個汽車的供電系統都會崩潰,而小容量電池組則充分分散了這一風險。由於電池組有7000多節電池,其中個別電池出現問題,並不影響整個汽車的動力系統,後期維修起來也更為方便。

早年間,國外一位土豪就買了一輛Model S,為的不是體驗高科技電動汽車的駕駛感,而是拆開它電池板,探索發現7000多節電池組的奧秘,這種探索精神,也是很666了。


2、方便電池管理,延長電池使用壽命。

一方面由於,分散的電池組組合的方式靈活,處於散熱考慮也比大容量單體電池效果更好。

另一方面,考慮到電池發熱,需要用到冷卻液來保持電池溫度均衡,防止電池出現高溫損壞等現象。大容量單體電池使用冷卻液的效果顯然不如分散式的電池組來得有效。

(圖片來自網絡,依然是那些沉迷拆電池的國外土豪)


3、依靠分散電池組的合理分佈和自身重量來營造汽車穩定的重心。

從國外土豪拆解的電池圖上,能看到,重量高達900公斤的7000多節電池組被安放在車輛底盤上,依靠自身重量來穩固汽車底盤,同時又能起到分散受力點的作用。從這方面來看,分散型電池組也要比大容量單體電池要好。


4、一開始沒得選,後來就懶得換。

以上幾點,或多或少都有點特斯拉大獲成功後,強行給它加戲的可能性,可能最初的原因遠沒有這麼多考慮這麼複雜,就是很簡單的沒得選。小鮮肉特斯拉一來不是什麼老牌汽車廠商,二來雖然現在風向轉向電動汽車,但在當年,還是汽油車的天下,可想而知,特斯拉在生產之初,完全得不到來自供應商的優待,接觸了幾家供應商,最後得到了18650小容量電池方案也挺好,為了配套方案,特斯拉特地開發出了Battery Management System 簡稱BMS電池管理系統。整車上市後竟然大火。想到後面要換成大容量單體電池,可能不止BMS需要改進,整車造型等等多個細節方面都需要更新,想想也是一筆大工程,而且事實證明,大容量單體電池在性能上並沒有先進到讓特斯拉非換不可的地步。



吳懟懟


為什麼採用小電池呢?其實從數學的角度來講就是容錯率,如果是適用一塊大的電池一旦電池故障整個車就爬窩了,而如果採用7000多節小電池,那麼7000多節電池中間壞個幾節是不影響電動車行駛的。如果是一節大連電池壞了那也就壞了,容錯率就極低,如果是7000多節小電池那麼壞一份汽車還是可以正常行駛的。
特斯拉技術比較先進採用的是松下的18650電池,而且採用的是多路並聯的電池鏈接模式,這種模式比較考驗整車的電池管理和熱管理系統國內幾乎所有的車企因為技術不過關都採用的串聯電池鏈接模式。
還有就是如果是一塊電池壞了換起來非常麻煩,電動車的電池重達900多公斤,而如果是小電池更換起來就非常方便。
最後還有一點就是,如果是一塊電池那麼放電充電都是這一塊電池進行,這樣會影響電池的壽命,而7000多節電池通過動力管理軟件可以實現合理的放電,可以減輕每個單元的壓力有利於延長電池的使用壽命。


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