特斯拉鈷酸鐵鋰電池應(yīng)用的“是與非”
日期：2025-01-08 09:30:52 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：340特斯拉的成功被許多分析歸功于成功的市場定位與營銷手段，這點不置可否，但想必在技術(shù)上它也使了大招兒。電池不給力始終是電動汽車發(fā)展的瓶頸，電動汽車的發(fā)展習(xí)慣性地依賴于電池技術(shù)的突破。然而，特斯拉似乎繞開了這一難題，用的是現(xiàn)成的、筆記本電腦上常用的那種電池，這似乎給電動汽車行業(yè)發(fā)展提供了新的思路。
6831節(jié)電池
特斯拉使用的是技術(shù)成熟度和標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的松下NCR18650A型號鈷酸鋰電池，它普遍運用于筆記本電腦，但需要使用更多的電池以滿足一定的續(xù)航里程，像85kw·h電池包大概需要6831節(jié)，其電源管理系統(tǒng)的復(fù)雜程度可想而知。
對此，特斯拉把網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域用程序控制上萬臺服務(wù)器的模式搬到了特斯拉電池系統(tǒng)控制領(lǐng)域，用分層次管理的辦法進(jìn)行控制——69個電池單元并連成一個電池組，9個電池組又串聯(lián)成一個電池方塊，最后再串聯(lián)成整塊電池板。每個電池單元、電池組和電池方塊都有保險絲，每個層級都會有電流、電壓和溫度的監(jiān)控，一旦電流過大立刻熔斷。電池包中，電池方塊是最小的可以更換的單元，也就是說，如果某節(jié)電池出問題需要更換，只能將包含這節(jié)電池的電池方塊進(jìn)行更換。
為什么是69個電池單元組成一個電池組，9個電池組組成一個電池方塊?據(jù)了解，這都是特斯拉員工用一年多時間反復(fù)試出來的，為了保障這些電池一起運行時的安全，早期的員工還都用晚上的時間來引爆電池，測試它們的熱性能。最終工程師們偶然想到了一個設(shè)計，給每塊電池設(shè)置一個緩沖空間和冷卻液，讓電池之間進(jìn)行隔離。
中國電動汽車怎么不采用這種方法?像以比亞迪E6為代表的大型單體電池路線大概只使用了96節(jié)單體電池。業(yè)內(nèi)人士告訴記者，相對于容量小的NCR18650A電池，采用大容量電池可以減少電池數(shù)量，從而降低成組難度，電池包控制系統(tǒng)更容易設(shè)計。而且，由于車企要負(fù)責(zé)電池控制系統(tǒng)的研制，所以更傾向于使用數(shù)量更少的大容量電池。
426km續(xù)航里程
除了以先進(jìn)的電池管理技術(shù)成為電動汽車行業(yè)“發(fā)聵之聲”，特斯拉另外的制勝之處還在于遙遙領(lǐng)先于現(xiàn)有其他電動汽車的續(xù)航里程。
據(jù)了解，美國國家環(huán)境保護(hù)局給出的特斯拉Model S電動車的官方續(xù)航里程為426公里，而其他品牌電動車較好的續(xù)航里程表現(xiàn)也就二三百公里。記者還向特斯拉銷售人員了解到，即便在極寒、全車加熱、開窗、擁堵、顛簸等最惡劣的條件下，續(xù)航里程也能達(dá)到三百多公里。此外，雖未經(jīng)驗證，有一位車主稱2.1噸的特斯拉可以跑到609公里。
“這或許與特斯拉具備的‘單踏板駕駛’技能有關(guān)?！变N售人員告訴記者，踩下電力踏板給電機(jī)通電，松開電力踏板(如下坡)通電停止，在電機(jī)尚未停止的情況下會產(chǎn)生一個反向的電力，這以往會被浪費掉，在特斯拉身上卻被回收到電池系統(tǒng)中，這樣的充電效果非常驚人(雖然能量損失會帶來一點點制動的感覺，但非常輕微)。一位Model S車主也就此講到，他曾駕駛特斯拉跑紐約的面包山，77英里上坡路上去后剩余53英里，由于電力回收，下坡路下來剩余公里數(shù)就變成62英里了。
特斯拉的續(xù)航里程還有新的目標(biāo)。電池容量是影響純電動車?yán)m(xù)航里程最關(guān)鍵的因素之一，特斯拉目前的NCR18650A電池容量3100mAh，松下承諾將推出4000mAh的電池，若使用同樣數(shù)量的電池，續(xù)航里程或?qū)⑻嵘?00余公里。只是目前考慮到成本和性價比，Model S車型或?qū)⒅饕捎肗CR18650A電池。
如此驚人的續(xù)航里程，也有人曾提出質(zhì)疑。李書福就曾指出，表面上續(xù)駛里程驚人的特斯拉，其實是用最笨的辦法解決了電池難題。ModelS采用6831節(jié)松下18650鈷酸鋰電池，可提供85kw·h的電量，足以支持2.1噸重的ModelS最高達(dá)480公里的續(xù)駛里程。
但也有人就此反駁，人們對馬斯克的崇拜正是因為他可靠地控制了這6831節(jié)小電池。此前一些豪華車品牌也嘗試過特斯拉這種18650的路線，但均止步于復(fù)雜的電源管理系統(tǒng)。而特斯拉目前已經(jīng)將電池包等開發(fā)設(shè)計服務(wù)，提供給了豐田和奔馳公司，還向波音公司提議，向其提供鋰電池技術(shù)，以替換波音787客機(jī)上著火的電池。
3場安全風(fēng)波
隨著特斯拉三起著火事件發(fā)生，質(zhì)疑聲又逐漸向電池的安全性上轉(zhuǎn)移。很多人愿意拿它與比亞迪純電動車運用的，其自主研發(fā)的磷酸鐵鋰電池比較，認(rèn)為后者雖然比鈷酸鋰電池能量密度低，但穩(wěn)定性更高，更加安全可靠。
幾個技術(shù)參數(shù)可以說明這一點。從能量密度看，鈷酸鐵鋰電池的能量密度為150·160瓦時/千克，磷酸鐵鋰電池的能量密度為100·10瓦時/千克。從熱穩(wěn)定性看，鈷酸鐵鋰電池在攝氏180度時會分解并釋放氧氣，磷酸鐵鋰電池在攝氏600度時結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定，不會釋放氧氣。從應(yīng)用領(lǐng)域看，鈷酸鐵鋰電池主要用在手機(jī)、筆記本電腦上，用在汽車上的例子主要是特斯拉，磷酸鐵鋰電池主要用在汽車、儲能電站上，如比亞迪。從化學(xué)原理及使用壽命看，磷酸鐵鋰電池使用了三價鐵，無法再進(jìn)行化學(xué)變化，因而壽命更長。
雖說在美國全國公路交通安全管理局之前的碰撞測試中，特斯拉Model S獲得了最高安全評級，而且不僅整體獲得5星安全評級，各分類測評中也均獲5星(只有1%的車型在這一測試中能獲得如此好的成績)，但著火之后有人對此缺少信服，“電動車應(yīng)該有專門的碰撞測試，與普通車型區(qū)別開?！?/p>
特斯拉正面臨車型安全訴訟的考驗，它被指責(zé)面對Model S車型起火問題發(fā)表誤導(dǎo)聲明，沒有披露底盤和鋰離子電池組的防護(hù)及起火隱患。
特斯拉公司CEO馬斯克表示：“特斯拉S型電動車在世界上任何地方都沒有出現(xiàn)一例死亡或嚴(yán)重傷害案例。而且相比燒汽油的汽車，特斯拉著火的可能性要小5倍。”“但是起火事件還是提醒我們，告別燃油的鋰離子電池本身也有風(fēng)險，”美國Automotive News評論。
勞倫斯伯克利國家實驗室的科學(xué)家芬凱特·斯利尼瓦塞則認(rèn)為，在那樣的外力條件下，任何電池都會出問題，這就是現(xiàn)實。