特斯拉為什么采用18650電池？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-29 22:53
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特斯拉為什么采用18650電池？
在此展開論述。
a.一致性
18650電池是最早、最成熟、最穩(wěn)定的鋰離子電池，廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品中，每年的出貨量大約有幾十億節(jié)。多年來，日本廠商在18650電池的生產(chǎn)工藝上積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，使得產(chǎn)出的18650電池的一致性、安全性都達(dá)到了非常高的水準(zhǔn)。
在與美國一位電池界教授交流的過程中，他半戲謔地說過一番話：如果你從日本某廠商直接購買了同一批次的電池，然后用你的電池充放電測試儀器去同時(shí)測試它們，如果發(fā)現(xiàn)不同通道測出的放電曲線不一樣，你應(yīng)該懷疑你的設(shè)備而不是電池的一致性。
相比之下，層疊式鋰離子電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有成熟，甚至連尺寸、大小、極耳位置等都不統(tǒng)一，電池廠商所具備的經(jīng)驗(yàn)也很不足，電池的一致性達(dá)不到18650電池的水準(zhǔn)。如果電池的一致性達(dá)不到要求，大量電池串、并聯(lián)形成的電池組的管理將是一場夢魘。
b.成本
特斯拉采用18650電池，就可以利用日本松下等廠商之前的生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品所用18650電池競爭日趨激烈的情況下，筆者想松下等廠商是非常樂意與特斯拉合作升級產(chǎn)品，將原有的生產(chǎn)線改良后用于生產(chǎn)動力電池。
另外，工業(yè)生產(chǎn)有一個(gè)規(guī)模效應(yīng)，當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)模達(dá)到一個(gè)量級之后，成本會大大降低。一輛特斯拉就需要上千節(jié)18650電池，因此單體的采購價(jià)格應(yīng)該可以壓得比較低。
c.散熱能力
層疊式電池的厚度薄、表面大，均熱、散熱能力都不錯(cuò)，因此日產(chǎn)的LEAF很大膽地采用了被動式熱管理系統(tǒng)（其實(shí)就是不管理?。?，由空氣的自然對流將熱量帶走。
反過來看特斯拉，18650電池的個(gè)頭比較小，在正常充放電時(shí)單體電池內(nèi)部的溫差也不會太大。但是，6000多個(gè)單體電池的溫度也應(yīng)當(dāng)保持在不超過5°C的范圍內(nèi)，這是一件非常困難的事情。但是，特斯拉做到了。怎么做到的？
這些管道是冷卻液的流道，流道交叉布置的樣子很像發(fā)動機(jī)的排氣歧管，這是為了使得各路管道的流動阻力大致平衡。
總結(jié)來說，由于采用了小容量的18650電池，特斯拉的熱管理系統(tǒng)的復(fù)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(yōu)選。
d.能量密度
談到能量密度，就必須區(qū)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電池是要高于層疊式鋰離子電池。筆者這里查到的日產(chǎn)LEAF所用的33Ah鋰離子電池的能量密度是157Wh/kg，GMVolt所用的層疊式電池的能量密度約為150Wh/kg；而Roadster所用的18650電池的能量密度約為211Wh/kg。（注：Roadster和Volt都沒有查到原裝電池?cái)?shù)據(jù)，筆者是根據(jù)相同電池廠商生產(chǎn)的相同容量的電池的數(shù)據(jù)計(jì)算得到的）
但是，18650電池的管理系統(tǒng)更加復(fù)雜，由此額外增加的重量會使得電池組的能量密度遠(yuǎn)低于單體的能量密度。Roadster的電池組重量是450kg，能量密度是118Wh/kg，而LEAF電池組的重量是225kg，能量密度是107Wh/kg。在電池組層次，兩者的能量密度已經(jīng)不相上下。
ModelS的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)比Roadster優(yōu)秀得多，但是這方面的資料筆者還沒有收集到太多，現(xiàn)在還沒有辦法做分析。
在此展開論述。
a.一致性
18650電池是最早、最成熟、最穩(wěn)定的鋰離子電池，廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品中，每年的出貨量大約有幾十億節(jié)。多年來，日本廠商在18650電池的生產(chǎn)工藝上積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，使得產(chǎn)出的18650電池的一致性、安全性都達(dá)到了非常高的水準(zhǔn)。
在與美國一位電池界教授交流的過程中，他半戲謔地說過一番話：如果你從日本某廠商直接購買了同一批次的電池，然后用你的電池充放電測試儀器去同時(shí)測試它們，如果發(fā)現(xiàn)不同通道測出的放電曲線不一樣，你應(yīng)該懷疑你的設(shè)備而不是電池的一致性。
相比之下，層疊式鋰離子電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有成熟，甚至連尺寸、大小、極耳位置等都不統(tǒng)一，電池廠商所具備的經(jīng)驗(yàn)也很不足，電池的一致性達(dá)不到18650電池的水準(zhǔn)。如果電池的一致性達(dá)不到要求，大量電池串、并聯(lián)形成的電池組的管理將是一場夢魘。
b.成本
特斯拉采用18650電池，就可以利用日本松下等廠商之前的生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品所用18650電池競爭日趨激烈的情況下，筆者想松下等廠商是非常樂意與特斯拉合作升級產(chǎn)品，將原有的生產(chǎn)線改良后用于生產(chǎn)動力電池。
另外，工業(yè)生產(chǎn)有一個(gè)規(guī)模效應(yīng)，當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)模達(dá)到一個(gè)量級之后，成本會大大降低。一輛特斯拉就需要上千節(jié)18650電池，因此單體的采購價(jià)格應(yīng)該可以壓得比較低。
c.散熱能力
層疊式電池的厚度薄、表面大，均熱、散熱能力都不錯(cuò)，因此日產(chǎn)的LEAF很大膽地采用了被動式熱管理系統(tǒng)（其實(shí)就是不管理?。?，由空氣的自然對流將熱量帶走。
反過來看特斯拉，18650電池的個(gè)頭比較小，在正常充放電時(shí)單體電池內(nèi)部的溫差也不會太大。但是，6000多個(gè)單體電池的溫度也應(yīng)當(dāng)保持在不超過5°C的范圍內(nèi)，這是一件非常困難的事情。但是，特斯拉做到了。怎么做到的？
這些管道是冷卻液的流道，流道交叉布置的樣子很像發(fā)動機(jī)的排氣歧管，這是為了使得各路管道的流動阻力大致平衡。
總結(jié)來說，由于采用了小容量的18650電池，特斯拉的熱管理系統(tǒng)的復(fù)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(yōu)選。
d.能量密度
談到能量密度，就必須區(qū)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電池是要高于層疊式鋰離子電池。筆者這里查到的日產(chǎn)LEAF所用的33Ah鋰離子電池的能量密度是157Wh/kg，GMVolt所用的層疊式電池的能量密度約為150Wh/kg；而Roadster所用的18650電池的能量密度約為211Wh/kg。（注：Roadster和Volt都沒有查到原裝電池?cái)?shù)據(jù)，筆者是根據(jù)相同電池廠商生產(chǎn)的相同容量的電池的數(shù)據(jù)計(jì)算得到的）
但是，18650電池的管理系統(tǒng)更加復(fù)雜，由此額外增加的重量會使得電池組的能量密度遠(yuǎn)低于單體的能量密度。Roadster的電池組重量是450kg，能量密度是118Wh/kg，而LEAF電池組的重量是225kg，能量密度是107Wh/kg。在電池組層次，兩者的能量密度已經(jīng)不相上下。
ModelS的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)比Roadster優(yōu)秀得多，但是這方面的資料筆者還沒有收集到太多，現(xiàn)在還沒有辦法做分析。
