為何特斯拉棄用老伙伴18650，為什么改用21700鋰電池呢？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-18 10:16
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18650作為傳統(tǒng)電池電芯，技術(shù)比較成熟，適配性很強(qiáng)，當(dāng)前成本最低的一種動力電池。而 21700鋰電池是為了適應(yīng)電動汽車對更長續(xù)行里程的要求，為提高車輛電池空間有效利用率，而開發(fā)出的新型號。
21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh／kg左右，比18650電池系統(tǒng)的250Wh／kg約提高20％。因為如果單獨拿18650電池的能量密度和層疊式電池的能量密度相比，18650是明顯占優(yōu)的。但是如果把BMS電池管理系統(tǒng)的重量同樣算到18650電池組里的話，那么層疊式電池在能量密度方面就會反超18650！所以為了解決重量與成本的問題，最簡單的辦法就是把技術(shù)相對過時的18650電池?fù)Q掉。
21700型電池能量密度比我們熟知的18650型電池更高，而且成組之后成本反而會降低?？傮w來說，21700保持了18650型電池所具有的高可靠性和穩(wěn)定的性能，電池性能在各方面均比18650有較大提升。由于圓柱形電池產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，所以可以直接在原來18650的基礎(chǔ)上，通過增加3mm的直徑50mm的高度來增加體積，帶來更大的毫安時。此外，由于體積變大，21700電池還增加了多級電耳，以輕微提高電池充電速度。并且，電池的體積變大，車輛整體的電池數(shù)量也會相對減少，減輕了重量和成本。
21700型電池能量密度比我們熟知的18650型電池更高，而且成組之后成本反而會降低。總體來說，21700保持了18650型電池所具有的高可靠性和穩(wěn)定的性能，電池性能在各方面均比18650有較大提升。
時尚的外形、百公里加速3.2秒、續(xù)航440公里，這些都是特斯拉Model S作為一款純電動汽車所展示給人們的數(shù)據(jù)。
Model S之所以能夠擁有不遜于傳統(tǒng)燃油車的性能表現(xiàn)，除了電動機(jī)技術(shù)之外，還要得益于特斯拉先進(jìn)的電池技術(shù)。
那么，特斯拉到底在電動車最核心技術(shù)之一的電池組研發(fā)方面有何獨特建樹呢？據(jù)介紹，Model S的電池板總重高達(dá)900公斤，被放置在駕駛艙正下方的底盤當(dāng)中，在為電動機(jī)提供能量的同時，也起到了穩(wěn)定車輛重心的作用。近日，國外牛人就將一輛Model S的電池板給拆開了，一探究竟。
電池外觀
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國外牛人直接給我們展示電池組。電池組安放前后軸之間的底盤位置，其重量可達(dá)900公斤。因此造成底盤重心較低，非常利于車輛的高速穩(wěn)定性。電池組幾乎占據(jù)車輛底盤的全部，但電池組并沒有作為承受力的主體，電池組有加強(qiáng)筋和受力框架保護(hù)，大大減低碰撞時的爆炸危險。
電池組整體有標(biāo)明其身份的銘牌，其中標(biāo)明了其容量為85kWh，400V直流電，簡單來說電池可以裝85度電，可供一個普通家庭使用一個月。
電池組表面不僅有塑料膜保護(hù)著，而且塑料膜下面還有防火材料的護(hù)板。護(hù)板下面才是電池組。護(hù)板通過螺栓與電池組框架連接，并且連接處充滿了密封粘合劑。外觀來看電池組保護(hù)的不錯。
特斯拉Model S電池組板看似非常高大上。其電池組板由16組電池組串聯(lián)而成，并且每組電池組由444節(jié)鋰電池，每74節(jié)并聯(lián)形成。因此特斯拉Model S電池組板由7104節(jié)18650鋰電池組成。
總保險絲位于電池版的前端，并且有外殼保護(hù)以防受到撞擊。其采用德國Bussmann巴斯曼，額定工作電流為630A，額定電壓為690V，分?jǐn)嚯娏?00-200kA，在全球化趨勢下該保險絲在印度制造。市場價格在600元左右。
電池板中的16塊電池組均衡平鋪在殼體上，整體結(jié)構(gòu)緊湊，平鋪有利于散熱。每一組電池組由六組單體電池包串聯(lián)而成，但單體電池包的布置并沒有采用均衡布置，而是采用不規(guī)則的結(jié)果，猜測是為了方便電池組內(nèi)的散熱管路布置。
測量了整個電池板的電壓為313.8V，單體電池組電壓為196.3V。顯然這塊電池并沒有達(dá)到額定的輸出電壓，可能電池電量并不充足所導(dǎo)致。
電池組內(nèi)每一節(jié)電池都有保險絲鏈接著，以防單節(jié)電池過熱危及整體電池過熱，并且每節(jié)電池保險絲焊接非常精美。電池組中央有線連接到電池控制模塊，這些線用來檢測電池組的電壓，從而保證電池組正常工作。
電池組整體由透明塑料殼包裹住，兩側(cè)有金屬散熱護(hù)板包圍。電池厚度比腳掌稍稍厚些，屬于扁長型電池組，從而導(dǎo)致車輛重心可大大降低?？傮w電池組保護(hù)的相當(dāng)不錯。
18650鋰電池即普通筆記本電腦的鋰電池，眾多18650鋰電池組成單體電池包，再由電池包組成電池組，并由16組電池組構(gòu)成電池板?？此坪唵?，但實際需要解決很多連接和散熱的問題。
每一組電池組都由一條2/0主線串聯(lián)起來，主線位于電池板中央，并且有護(hù)板覆蓋著，較為隱蔽。2/0主線匯集電流后將連接到輸出端的接觸器。接觸器采用泰科電子專門為特斯拉生產(chǎn)的部件。
電池板中央有一條2/0主線，每組電池組都通過該主線串聯(lián)輸出電流，因此2/0主線尤其重要。特斯拉采用美國Champlain的專門為電動車生產(chǎn)的線纜，其最高可承受600V電壓，并且可在-70°-150°之間工作。2/0主線保護(hù)的相當(dāng)不錯，不僅有護(hù)板保護(hù)，而且還有防火材料包裹。這一點可猜測其工作時有可能產(chǎn)生高溫。
電池板內(nèi)除了電池組外，最多都是“冷卻液”管路。每組電池都需要通入一定量的“冷卻液”。雖然“冷卻液”并沒有泵驅(qū)動主動流動，但整個電池板所有管路都是相通的，“冷卻液”可熱脹冷縮進(jìn)行一定范圍流動。
“冷卻液”呈綠色，由50%的水和50%的乙二醇混合而成。“冷卻液”配合著鋁管使用主要是為了保持電池溫度的均衡，防止電池局部溫度過高導(dǎo)致電池性能下降。特斯拉的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可將電池組之間的溫度控制在±2℃?？刂坪秒姵匕宓臏囟瓤裳娱L電池的使用壽命。
電池管理系統(tǒng)（Battery Management System 簡稱BMS）是對電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理、提高蓄電池使用效率的裝置。對電動車而言，通過該系統(tǒng)對電池組充放電的有效控制，可達(dá)到增加續(xù)航里程、延長使用壽命、降低運行成本的目的，并保證電池組應(yīng)用的安全和可靠性。
電池管理系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計算、能量管理、熱管理、安全管理、均衡控制和通信功能等。從電路圖上可看到，電池管理系統(tǒng)為特斯拉自行研發(fā)，擁有高度的知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。該系統(tǒng)能自行處理充放電以及發(fā)熱問題。相信國內(nèi)廠商較難山寨出來。
這次國外牛人自行拆解特斯拉Model S讓我們了解更多細(xì)節(jié)。18650的數(shù)量決定于電池板的總?cè)萘浚讳X管與“冷卻液”配合使得電池發(fā)熱更加均衡；還有電池管理系統(tǒng)BMS復(fù)雜的處理使得電池完美充放電。
總得來說，Model S電池保護(hù)的相當(dāng)不錯，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計得恰當(dāng)好，電池管理系統(tǒng)也相當(dāng)細(xì)致。相信國內(nèi)自主品牌想山寨有不少困難。本文來源：太平洋汽車
