特斯拉使用松下18650鋰電池的原因有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-02-14 11:07
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特斯拉使用的松下18650鋰電池，以NCA為正極，并且設(shè)計(jì)了復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，從而盡可能保證和提高了電池工作的高效性與安全性。至于是否絕對(duì)的安全，這個(gè)無法回答，你如果想說自燃，我還想說汽油車夏天也自燃呢。
對(duì)于純電動(dòng)汽車（不考慮插電混動(dòng)以及純混，人家可以靠汽油開掛），我們最最糾結(jié)的是什么？里程焦慮，就是開不遠(yuǎn)，因?yàn)殡姵氐哪艽鎯?chǔ)的能量密度太低，車用電池成組后現(xiàn)在一般也就100~150Wh/kg的能量密度，汽油的這個(gè)數(shù)值大概是10000……所以哪怕你像烏龜一樣背一車電池都不見得解決問題。大家天天吐槽電動(dòng)汽車天天充電跑不遠(yuǎn)半路沒電了怎么辦，都是能量密度太低給害的。
現(xiàn)在電池技術(shù)的最大短板，就是能量密度太低，落后于摩爾定律無窮遠(yuǎn)……別扯那些鋰空什么的，即使它們能量密度也不夠高，關(guān)鍵是離實(shí)用還遠(yuǎn)……
所以至于為什么不采用磷酸鐵鋰電池，我想說，主要原因，應(yīng)該是容量（Capacity單位是Ah），以及能量（Energy，即容量的Ah乘以電壓，得到Wh）偏低（磷酸鐵鋰容量比三元低一點(diǎn)，電壓還低，只有3.4V，所以乘出來的能量就更低了）。
實(shí)際的汽車用電池組都是串并聯(lián)組合出來的，需要用串聯(lián)來提高電壓，此時(shí)，單節(jié)單池的電壓以及不同電池之間的容量一致性顯得非常重要，光說容量低是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/div>
本人的工作就是在國(guó)內(nèi)某研究所做磷酸鐵鋰的某升級(jí)產(chǎn)品的研發(fā)，還同時(shí)亂看一些其它材料，鋰電池和電動(dòng)汽車的東西，所以在這里答一下。
（現(xiàn)在開始華麗地半學(xué)術(shù)地展開斯米達(dá)）
Power功率，Life壽命，Cost成本，Safety安全，以及Energy能量。
對(duì)比的材料是NMC/NCA三元材料/NCA，LCO鈷酸鋰，LFP磷酸鐵鋰，LMO錳酸鋰。NCA和NCM比較相近，算是材料中的近親，因此在這里歸為一類說。
LCO = LiCoO2 , layered, NMC = LiNixMnyCozO2 , layered, NCA = LiNi1-y-zCoyAlzO2 , layered, LMO = LiMn2O4 spinel, LFP = LiFePO4 olivine
從這個(gè)圖中，我們可以看出：
•LFP材料
Energy能量最低（悲劇，容量低是一方面，3.4V的低電壓才是問題，反面例子就是鎳錳酸鋰尖晶石，電壓4.7V）。篇幅所限，就不在這里放充放電曲線了。
Power功率一點(diǎn)也不低（在鄙研究所自制的中試級(jí)磷酸鐵鋰，5C可以做到130mAh/g滴（當(dāng)然PHOSTECH的也可以......）。包碳+納米化材料倍率性能還是很強(qiáng)大的！
Life壽命和Safety安全性最優(yōu)，這主要得益于該材料中聚陰離子PO43-的結(jié)合作用，使得氧結(jié)合的更好，與電解液的反應(yīng)活性低，不像三元材料那樣更容易出現(xiàn)一些產(chǎn)生氧氣鼓泡等現(xiàn)象。壽命上，一般認(rèn)為可以>4000次循環(huán)。
Cost成本，磷酸鐵鋰還不錯(cuò)，成本上僅次于LMO錳酸鋰材料（這個(gè)東西，空氣燒，錳源又便宜），第二有競(jìng)爭(zhēng)力。磷酸鐵鋰的原料，磷鐵鋰都比較便宜，但是做成納米粉需要一些成本，熱處理又要在惰性氣氛下進(jìn)行，種種工藝要求，導(dǎo)致該材料的成本（國(guó)產(chǎn)的大約10W/t）不像LMO那么低（6~7W/t），但是比起NMC（13W/t），LCO（更貴）還是便宜一些的。
原因：鈷比鎳貴（我國(guó)貧鈷啊有沒有），鎳比錳鐵要貴，用什么原料，有什么成本。
•然后再對(duì)比分析以下NCM/NCA材料
能量最有優(yōu)勢(shì)（電動(dòng)汽車就想跑遠(yuǎn)點(diǎn)，這個(gè)最重要）。此外隨著高鎳NCM材料的研發(fā)推出，這個(gè)材料的能量密度還能有進(jìn)一步的提升
功率還可以（其實(shí)也夠用了，對(duì)于純電動(dòng)汽車，能量比功率特性更為重要，對(duì)于豐田Prius這種混動(dòng)車，功率特性才更重要，但前提是能量不能太挫）
壽命，也不錯(cuò)。之前的時(shí)候，三元材料可能壽命在1000次左右，但是近幾年來隨研發(fā)工作的進(jìn)展，該材料的壽命已經(jīng)可以達(dá)到2000周（好像標(biāo)準(zhǔn)是還能保持80%還是多少，記不清了），這就已經(jīng)很可觀了，比如你電動(dòng)汽車，一天一充，一年365次，2000次夠你6年了，好多人這時(shí)都打算換車?yán)病?/div>
成本有點(diǎn)高（先承認(rèn)這點(diǎn)）。
畢竟用了些鎳鈷金屬，成本高點(diǎn)正常，但是這個(gè)材料至少比LCO鈷酸鋰便宜，所以以后在日常電子消費(fèi)品領(lǐng)域，取代LCO材料還是比較有前途的。
安全差，尤其是相對(duì)于磷酸鐵鋰而言，NCM/NCA材料充電時(shí)會(huì)往外冒氧氣，使用中出事的可能性也高于LFP材料，三元材料電池安全性一直存在一些問題。
但是說到這里，電池里不只有正極材料，我們還可以通過電解液成分調(diào)節(jié)，隔膜優(yōu)化（陶瓷隔膜神馬）以及優(yōu)化電池控制系統(tǒng)（冷卻，安全防護(hù)）來減輕這個(gè)問題。雖然NCM/NCA材料的安全性一直算是個(gè)問題，但是還是有提高的空間和解決的辦法的。說能完全解決安全問題的，我認(rèn)為都是在耍流氓。電池控制系統(tǒng)，是盡可能提高安全度，不可能保證100%安全。
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