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    特斯拉將電芯換成“2170” 意義何在?

    發布時間 : 2017-06-10 瀏覽次數 : 2028

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

    第一個會配上新型電池的車型,就是Model3,據悉ModelS和ModelX也有望隨后進行更換。而2170型電池的主要用途,還將是在Powerwall2和Powerpack2等能源產品。

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

    大部分人認為,這是特斯拉進一步提升產品力的象征。然而興奮勁頭過后,我才意識到,這件事并沒有我們想象中這么簡單。

    18650/2170代表什么?

    我們先來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,長度50mm)。除電動車,18650型電池還多用于筆記本電腦和強光手電等產品。

    同樣道理,2170型代表:直徑為21mm,長度為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的合作產品。

    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,特斯拉電池技術總監KurtKelty對這類電池的評價是: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。

    尺寸變大了意味著什么?

    ElonMusk說,“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,而且工藝已經十分成熟,能量密度提升無論是從工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,增大體積是更加明智的選擇。

    特斯拉提出,現生產的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。

    此外,隨著電芯單體體積增大,內阻減小,充放電會變得更順暢。

    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勢,但在一個全尺寸的電動汽車內使用小型圓柱形電池組,意味著數以千計的大電流連接,且每一個接頭都是引起過熱的潛在源。

    放在特斯拉上,代表著有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足了功夫,但并不能高枕無憂。

    這次將電池體積增大,接頭數量也就隨著減少,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型電池系統成本為155美元/Wh(18650型171美元/Wh);預計售價為170美元/Wh(18650售價185美元/Wh)。不過從Gigafactory工廠的建設進度來看,2170型電池在上市初期成本優勢不大。


    三元鋰電池安全嗎?

    這本是個老生常談的話題,但因特斯拉這輪選擇,還是值得簡單介紹一下。

    三元鋰電池如果內部短路或是正極材料遇水,會有起火風險。2016年初,三元鋰電池客車列入新能源汽車推廣應用推薦車型目錄的計劃,還因此一度被工信部叫停。針對這個問題,特斯拉采用了鋼殼來保護18650型電池。

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

    三元鋰電池由于穩定性不突出,在受到嚴重碰撞時也會有起火風險。也正是這個原因,此前電動客車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,汽車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就是當年唯一一款同時獲得Euro-NCAP和NHTSA頒發的五星安全認證車型。

    這得益于特斯拉良好的車身設計(全鋁合金車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方)和主動安全技術的使用(無人駕駛技術下的輔助技術)。

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

    需要注意的是,三元鋰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,還對傳統車身安全技術進行了大量研究。

    換句話說,特斯拉告訴我們這項技術有著良好的上升空間,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鋰電池的擴張

    在政策驅動下,目前新能源汽車市場結構正在發生著變化,新能源乘用車、新能源專用車比例逐漸提升。

    2016年底,三元鋰電池風波在工信部發布《關于進一步做好新能源汽車推廣應用安全監管工作的通知》后告一段落,這也意味著三元鋰電池將在電動客車上重回大眾視野。

    電動客車霸主比亞迪,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,舍棄了此前秦、唐等車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等車型將匹配全新的“鎳鈷錳”系三元鋰電池。

    無獨有偶,北汽新能源在2015年也同樣舍棄了磷酸鐵鋰路線,當年上市的EV200和ES210兩款電動車均采用了三元鋰電池。

    作為行業標桿,特斯拉此次選擇無疑會是業界吃了一顆定心丸。

    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,必然還會進一步提高電池續航能力以及爆發力。

    此前作為新興企業,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。

    三元鋰電池技術在特斯拉的助推之下,相信會有更佳的發展。但我們切不可因特斯拉的成功就簡單印證三元鋰電池的安全可靠性?v然三元鋰電池有著很多可能性,但我們不能忽視特斯拉所做出的一系列安全措施,可不是誰都學得過來的。


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