特斯拉电动汽车用的是什么电池?特斯拉为什么用三元锂电池?

来源:聚财网 2020-01-16 09:27:35

聚财网导语:特斯拉电动汽车用的是什么电池?特斯拉为什么用三元锂电池?首先目前的电池主要分为四大类:氢燃料电池、锌空气电池、飞轮电池、锂电池。

氢燃料电池各国都在做,不过目前还没有应用价值。它造价最高,而且材料难得,价格高到能直接把一辆车售价翻三倍。另外氢燃料电池的“干粮”的氢气,氢气这种东西储存难、运输难,还容易爆炸。所以目前仍在努力。

飞轮电池各位可能不太清楚,它由内部高速旋转的电机、储能电池组成。保时捷918上就有用一台飞轮电池系统,它最拿手的是能量回收,提升加速性与动力性;优点是其中没有化学成分,纯物理结构的它不用担心爆炸。但是造价实在太高,只有918这种顶级超跑才能用的,所以目前也不考虑。

锌空气电池在汽车电池界更没法混。它的续航里程和锂电池相当,价格低到没朋友。但无奈的是它能提供的瞬时能量太少,导致搭载它的电动车在爬坡和加速时,完全跟不上节奏,就像是挂了一档的汽车,干吼不走。

所以目前来看,扛把子的还是锂电池阵营。其中分为三元锂电池和磷酸铁锂电池(铁电池)。特斯拉用的三元锂电池,因为这款电池的密度高,质量轻,而且续航能力不差。它最大的缺点就是安全性和稳定性略差,还非常规,更重要的是它容易发生失火、爆炸的情况。如果遇到极端碰撞情况,爆炸时只能祈祷上帝了。其中特斯拉ModelS就是搭载松下最新的锂电池,它用软件解决充电放电中的安全问题,这就是特斯拉最大的优势。但即使如此,它的安全性也是最低的。结果大家都看到了。

以比亚迪为代表的车企用的是铁电池,它的优势是价格、功率密度、性能等各方面均衡,而且造价便宜。但就是太重,而且极端情况下(冬天),电量会掉的很快,但目前仍然是主流电池。

总体来说,氢燃料电池和锌空气电池发展不成熟,还需要建立一整套完整的产业链才能商业化;飞轮电池造价太高,只有超跑能用得起;锂电池未来很长一段时间都是主流,其中三元锂电池性能强密度高,但是造价高且安全性弱;铁电池各方面均衡,安全性好,是目前最被看好的电池。

特斯拉使用三元锂电池的原因是什么——为什么三元锂电池更适合家用电动汽车

一、低温放电性能更好

我国幅员辽阔,气候复杂,从最北端的东北三省到最南端的海南诸岛温度变化非常丰富。以北京为例,作为电动汽车的主力市场,北京夏季最高温度在40℃左右,而冬季则基本保持在零下16℃左右,甚至更低。这样的温度区间显然适合低温性能更佳的三元锂电池。而注重耐高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬季会显得有些乏力。

“相对25℃容量”是指不同温度条件下放电容量与25℃时放电容量的比值。该数值能够准确反映出电池在不同温度条件下续航的衰减,越接近100%,电池表现越好。

从上图中能够看出,以25℃为基准常温,两类电池在55℃高温下放电与常温25℃下放电,放电容量几乎没有差别。但在零下20℃时,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。

二、能量密度更高

根据国内三元材料18650圆柱电池龙头企业——比克电池提供的资料,其18650电池的能量密度已经达到了232Wh/kg,后续将会进一步提高至293Wh/kg。而相比之下,目前国内主流的磷酸铁锂电池能量密度也仅达到150Wh/kg左右,据国内电池行业专家剖析,未来几年之内,磷酸铁锂电池的能量密度能够达到300Wh/kg的希望非常渺茫。

不同于体积庞大的电动巴士,对于家用电动汽车来说,空间永远是第一位的。能量密度较低的磷酸铁锂电池将会占据原本就不多的汽车空间,并且由于更重的质量,在使用时的放电续航也会受到比较大的影响。相对而言能量密度较高的三元锂电池在解决重量问题的同时也为家庭用车节省出了空间。

三、充电效率更高

除了续航之外,充电也是电动汽车在实际使用中的重要环节,而三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂电池有着非常大的优势。

目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电。一般在充电开始时先采用恒流充电,此时的电流较大,充电效率相对更高。而在电压达到一定数值之后,降低电流改为恒压充电,这样可以让电池充的比较满一些。在这个过程中,恒流充电容量与电池总容量的比值,称为恒流比。它是衡量一组电池在充电过程中充电效率的关键数值。通常百分比越大说明在恒流阶段充入的电量越高,也就证明该电池的充电效率更高。

从表中可以看出,三元锂电池与磷酸铁锂电池在10C以下充电时,恒流比无明显差距,10C以上倍率充电时,磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低,充电效率迅速降低。

四、循环寿命可以放心

对于家庭用车来说,三元材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命都远远超过了实际用户的使用习惯,因此在使用寿命上可以完全放心。以比克电池目前的高容量18650电池为例,在充放电循环1000次之后,电池容量依然能够保持在最初的90%以上。由于笔者本身也是电动汽车车主,全年仅有冬季最冷的1个多月,频繁开暖风的时候才能达到2天一充电,其余时间基本3-4天一充。假设全年平均3天一充电来计算,使用1年需要充大约6次电,循环寿命1000次使用完毕大约需要8年时间,这也基本超过了目前我国消费者平均的换车周期。

五、足够安全的材料和工艺

传统内燃机汽车中危害最大的部分是蕴含巨大能量的燃料,像汽油这样燃点低易爆炸的液态燃料一旦泄露就非常容易造成极大的安全隐患。而新能源汽车的动力电池,经过完善的电池管理系统(BMS)监控,每一颗电池都能得到最准确的控制,预防事故的产生。

以比克18650电池产品为例。在单体电芯工艺上,比克选择在正负极分别配置保护添加剂和反应性添加剂,阻止电解液分解导致的安全问题。同时添加陶瓷隔膜和负极陶瓷涂层等安全防护手段,从根源控制事故的产生。此外,比克小型圆柱18650电池成组模式,每颗电池之间都保持足够的安全距离,确保单颗电池的事故不会对其他电池造成影响。

汽车的电池也是经过了漫长的发展历程,淘汰一批新进产一批。锰酸锂电池,主要最先由电池企业AESC提出,这个AESC来头可不小,是日产和日本电气股份有限公司(NEC)的合资。三元锂电池,作为冉冉升起的新星,能量密度可达最高,但安全性相对较差。对于续航里程有要求的纯电动汽车,其前景更广,是目前动力电池主流方向。

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