毋庸置疑，電動(dòng)汽車的核心技術(shù)在于動(dòng)力電池。用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池目前主要有兩種，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，兩者的本質(zhì)區(qū)別是正極材料不一樣，磷酸鐵鋰電池正極材料是磷酸鐵鋰，三元鋰電池正極材料是鎳鈷鋰。性能上的差別不在本文科普范圍。。

 

特斯拉Model S的電池板由16組電池組串聯(lián)而成，每組電池組由6組電池包串聯(lián)組成，每組電池包由74節(jié)18650電芯并聯(lián)組成，也就是說，每個(gè)電池組由444節(jié)18650電芯組成，整個(gè)Model S的電池組板共有7104節(jié)18650電芯組成，它們是74節(jié)并聯(lián)，96節(jié)串聯(lián)。

單顆18650-電池包-電池組-電池板，18650是直徑18mm，長(zhǎng)度65mm的小圓柱，7000多節(jié)串串并并的，最終組成牢固的電池板，重達(dá)900公斤，這個(gè)實(shí)現(xiàn)過程是有很多技術(shù)活的。

      這么多的18650電池芯 匯集到母線上，最后匯聚到整個(gè)電池板的對(duì)外連接器上。

 

7100節(jié)18650電芯！ 18650電芯是構(gòu)成電動(dòng)汽車電池組板的最小單元。 18650的百度百科簡(jiǎn)介如下：

 

“18650是鋰離子電池的鼻祖日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號(hào)，其中18表示直徑為18mm，65表示長(zhǎng)度為65mm，0表示為圓柱形電池。常見的18650電池分為鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池。鋰離子電池電壓為3.6V和4.2V，磷酸鐵鋰電池電壓為3.2V，容量通常為1200mAh-3000mAh，常見容量為2200mAh-2600mAh。電池的物理模型就是電容。電動(dòng)汽車的電池相當(dāng)于是幾千節(jié)18650電芯對(duì)應(yīng)的小電容串聯(lián)和并聯(lián)，等效為一個(gè)大電容。給電動(dòng)汽車的電池充電，就是用直流電加載到一個(gè)巨大的電容上，譬如用基于高斯寶電氣出品的“充電樁之芯”做成的120KW直流充電樁給電動(dòng)汽車直接充電，就是用200V-750V，最大200A電流加到電容兩端。

 

問題2：

一節(jié)18650電池等效的電容量是多大？

 

王創(chuàng)社博士回答：普通的18650，2200mAH，能量是8瓦時(shí)左右，折合28800 J。一節(jié)18650大概相當(dāng)8000F左右電容。

 

 

問題3：

對(duì)于8000F的超大電容，充電的直流電壓上疊加的紋波電壓是否影響到充電效果？ 是否影響電容的壽命？

 

實(shí)際上的充電過程并不是直接將電壓加到超級(jí)大電容上，而是將直流電源（對(duì)于120KW的充電樁，輸出電壓200V-750V，最大電流200A）連接到圖2的連接器上，高壓被分壓，大電流被分流，最終形成7100個(gè)“涓涓細(xì)流”，它們分別對(duì)7100節(jié)的18650電芯充電時(shí)，每個(gè)支路的充電終止電壓只有4.2V左右。

 

問題4:

200A被分流之后，每節(jié)18650電芯的充電電流是多少?

 

回答：因?yàn)槭?4節(jié)18650并聯(lián)，所以每節(jié)18650的電流大小是2.7A(200A/74 = 2.7A)。 這意味著該18750電芯的充電倍率約為0.79C(假設(shè)18650是3400mAh的額定容量的話，2.7A/3400mAh )。實(shí)際上特斯拉 Model S內(nèi)置了10KW的車載充電機(jī)，在整體充電電壓400V時(shí)的充電電流為25A，那么每節(jié)18650的充電電流只有0.34A這么??！

 

現(xiàn)在我們將放大鏡對(duì)著18650電芯。研究它是跨界到了電化學(xué)的知識(shí)范疇。我們引用百度百科上的充放電原理，了解一點(diǎn)皮毛如下：

 

 當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣道理，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極→ 負(fù)極 → 正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛的名字叫“搖椅式電池”。 ”