Tesla為何選用18650電池？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-21 21:32
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a. 一致性
18650電池是最早、最老到、最安穩(wěn)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電池的出產(chǎn)工藝上堆集了許多的閱歷，使得產(chǎn)出的18650電池的一致性、安全性都抵達了非常高的水準。
在與美國一位電池界教授溝通的過程中，他半戲謔地說過一番話：假設(shè)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檢驗儀器去同時檢驗它們，假設(shè)發(fā)現(xiàn)不同通道測出的放電曲線不一樣，你應(yīng)該置疑你的設(shè)備而不是電池的一致性。
比較之下，層疊式鋰離子電池遠遠沒有老到（參見為什么電動車職業(yè)不推行標準化電池？），甚至連尺寸、大小、極耳位置等都不一致，電池廠商所具有的閱歷也很缺乏，電池的一致性達不到18650電池的水準。假設(shè)電池的一致性達不到要求，許多電池串、并聯(lián)構(gòu)成的電池組的處理將是一場夢魘。
總結(jié)來說，18650電池的單體容量小（一般不會超越3 Ah），所需的單體數(shù)量會許多（Roadster有6831節(jié)），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(shù)量可以下降，但是一致性差。
Tesla不是一家電池廠商，它在電池出產(chǎn)技術(shù)方面不會有太多的堆集，現(xiàn)階段也很難投入許多的人力物力與電池供貨商一同去改進層疊式電池的出產(chǎn)工藝。因此，在研發(fā)Roadster和Model S的時分，Tesla的僅有選擇是從商場上去購買電池，自行開發(fā)電池系統(tǒng)。開發(fā)一套處理6000多節(jié)單體一致性很好的電池系統(tǒng)與開發(fā)一套200多節(jié)一致性很差的電池系統(tǒng)，比較之下，前者的技術(shù)難度應(yīng)該更低一些。即便單體電池數(shù)目增多，但是假設(shè)這些電池的功用是牢靠的，處理起來仍是簡略一些。
比照另一款很成功的純電動轎車，日產(chǎn)的LEAF，它選用的是層疊式鋰離子電池。這是因為日產(chǎn)與NEC協(xié)作多年，在電池技術(shù)方面堆集很深沉，在質(zhì)量操控方面應(yīng)該有適當?shù)墓α?。LEAF的電池來自AESC，日產(chǎn)與NEC的合資公司。
比照下美、日、中等不同區(qū)域的轎車廠商在開發(fā)電動轎車時與電池廠商的合縱連橫是一件非常有意思的工作。
b. 本錢
Tesla選用18650電池，就可以運用日本松劣等廠商之前的出產(chǎn)線進行出產(chǎn)。在消費類電子產(chǎn)品所用18650電池競爭日趨激烈的情況下，我想松劣等廠商是非常樂意與Tesla協(xié)作晉級產(chǎn)品，將原有的出產(chǎn)線改進后用于出產(chǎn)動力電池。
其他，工業(yè)出產(chǎn)有一個規(guī)劃效應(yīng)，當出產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)劃抵達一個量級之后，本錢會大大下降。一輛Tesla就需要上千節(jié)18650電池，因此單體的采購價格應(yīng)該可以壓得比較低。
c. 散熱才能
層疊式電池的厚度薄、表面大，均熱、散熱才能都不錯，因此日產(chǎn)的LEAF很大膽地選用了被動式熱處理系統(tǒng)（其實就是不處理?。?，由空氣的天然對流將熱量帶走。 LEAF的單體電池是這個姿勢的：
由四節(jié)單體電池兩并兩串組成的電池模塊是這個姿勢的：
由48個電池模塊串聯(lián)組成的電池組是這個姿勢的：
可以看到，電池組上沒有任何的電扇、冷卻液管道等熱處理系統(tǒng)。大約這就是無招勝有招。
反過來看Tesla，18650電池的個頭比較小，在正常充放電時單體電池內(nèi)部的溫差也不會太大。但是，6000多個單體電池的溫度也應(yīng)當保持在不超越5°C的范圍內(nèi)，這是一件非常困難的工作。但是，Tesla做到了。
總結(jié)來說，因為選用了小容量的18650電池，Tesla的熱處理系統(tǒng)的凌亂度是大大添加了的。也就是說，假設(shè)從散熱才能方面考慮，運用小容量的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)別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。我這里查到的日產(chǎn)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。（注：Roadster和Volt都沒有查到原裝電池數(shù)據(jù)，我是根據(jù)相同電池廠商出產(chǎn)的相同容量的電池的數(shù)據(jù)核算得到的）
但是，18650電池的處理系統(tǒng)更加凌亂，由此額外添加的分量會使得電池組的能量密度遠低于單體的能量密度。Roadster的電池組分量是450 kg，能量密度是118 Wh/kg，而LEAF電池組的分量是225 kg，能量密度是107 Wh/kg。在電池組層次，兩者的能量密度現(xiàn)已等量齊觀。
Model S的規(guī)劃應(yīng)當比Roadster優(yōu)異得多，但是這方面的材料我還沒有收集到太多，現(xiàn)在還沒有方法做剖析。
e. 安全性
前面提到層疊式鋰離子電池的各種利益，但它也有一些缺陷。因為層疊式鋰離子電池一般是選用鋁塑膜封裝的，而鋁塑膜的厚度薄，機械強度差，在轎車發(fā)生碰撞等極端情況下，鋁塑膜很簡略發(fā)生破損導(dǎo)致安全事端發(fā)生。這也就解說了為什么日產(chǎn)要在4個單體組成的電池模塊外面再加一個鋁殼。
18650電池一般是鋼殼，安全性更好；而且前面也提到跟著18650電池出產(chǎn)工藝水平的的不斷提高，安全性也在不斷提高。
Tesla在應(yīng)對這些18650電池或許出現(xiàn)的安全事端上，也傾注了許多汗水。假設(shè)一個單體電池出現(xiàn)溫度過高檔異常情況，根據(jù)異常情況的惡劣程度，這枚電池或其所在的模組會斷電以防止事端的延伸。因為單體容量小，只需不發(fā)生延伸，事端的嚴峻程度將是較低的。
我認為，Tesla當時選用18650電池，的確是最優(yōu)選擇。但是，跟著Tesla在電池領(lǐng)域的閱歷不斷堆集，他們應(yīng)該會檢驗其他構(gòu)型的電池。
聚合物電池的利益也就是形狀可定制性高，“ 更簡便.壽數(shù)更長，更安全 ”這三個利益完全是樓主YY出來的吧？山寨的18650移動電源因為充放電操控電路質(zhì)量低質(zhì)，比起自帶充放電操控的聚合物移動電源要好，但是特斯拉擁有簡直國際最強的18650電池矩陣處理技術(shù)，比一般聚合物移動電源不知道高到哪里去了。18650電池能量密度大，壽數(shù)長，產(chǎn)值高，放電功用好，用在特斯拉上不是天經(jīng)地義么。
其實影響電池安全性的最主要性質(zhì)仍是正極材料，特斯拉運用的鈷酸鋰的確比其他正極材料安全性差一些，但是他先進的處理技術(shù)和防火墻模塊足以保證轎車的安全性了。而其他安全性高一些的正極材料能量密度大大低于鈷酸鋰，售價更高，會大大縮短續(xù)航路程，明顯因小失大。
特斯拉的電池技術(shù)總監(jiān)庫爾特·科蒂（Kurt Kelty）表示，“我們也檢驗了板型和方型電池，成果仍是18650的能量密度更高”，此次選用的18650“電池單元的能量密度大約比Roadster高3成。而且，單元的排列方法關(guān)于安全性影響也頗大，其他還把18650電池單元之間的距離也給做小了”。
特斯拉堅持不運用大容量電池單元，而是運用了小容量的18650。在該公司看來，這樣不僅本錢低，而且安全性好，一旦電池單元出現(xiàn)熱失控，因為容量小，不簡略影響到周圍的電池單元?？频僬f道：“其實，18650有五個利益。但我們不想讓其他企業(yè)知道，所以不方便詳談。”其他，他的話中還透露出了該公司也在檢驗其他方法，但現(xiàn)在還不計劃替換的意思。
