特斯拉Model 3為何選擇21700電池?

近期,特斯拉一直是國內外的頭條新聞,關於Model 3延期和停產的負面消息鋪天蓋地。 不過隨著更多信息的披露和Model3P80D參數的曝光,最大的變化是使用了全新的21700電池代替了原來的電池。

什麼是18650電池

5節電池18650對比18650

為了讓21700電池更容易理解,更有趣與小伙伴們一起討論,我們先簡單回顧一下特斯拉目前的18650電池。 畢竟原理是一樣的。

18650作為圓柱形電池,外觀上與普通AA電池不同。 這使其廣泛適用於各種電子產品。 並且與傳統的AA5電池相比,體積更大,容量保持得更好。

不得不提一下它的命名,圓柱電池,他們有一個很簡單的命名規則,比如18650,前兩個顯示,這個電池的直徑是多少毫米,數字代表電池的高度和形狀(數字0 (圓柱),或者18650電池,直徑18mm,高65mm的圓柱電池。這個標準最初是索尼推出的,但一開始並沒有真正流行起來,因為形狀可以根據需要改變.

隨著強光手電、筆記本電腦等的發展,18650迎來了自己的產品高峰期。 除了松下、索尼等國外廠商,國內各種小作坊也開始生產這種電池。 但是,與國外廠商3000ma以上的平均容量相比,國內產品的容量並不出眾,而且很多國產電池質量控制不善,直接毀了18650電池的名聲。

為什麼要用18650電池

iPhoneX 的電池就是這些堆疊電池之一

特斯拉之所以選擇18650,是因為其技術成熟、能量密度相對優異、品控穩定。 此外,作為新興的汽車製造商,特斯拉之前沒有任何電池生產技術,因此直接從優秀的製造商那裡購買成熟的產品比研究或尋找工廠生產堆疊電池更划算。

700Wh 18650 電池組

但是,18650相比疊放電池,體積更小,個人能量更低! 這意味著需要更多的單體電池來組成合適的電池組來增加車輛的續航里程。 這就產生了一個技術挑戰:如何管理數千個電池?

為此,特斯拉打造了一套頂級的BMS電池管理系統來管理數千個18650電池(由於管理系統的複雜性,本文不再贅述,稍後為大家講解)。 在精準的管理體系下,擁有出色的18650電池質量控制和極高的個體一致性,這也讓整個系統保持了高度的可控性和穩定性。

但是因為BMS電池管理系統太重,導致了另一個致命的問題:電池系統的散熱問題怎麼解決?!

如果拆開現在的智能手機電池,你會發現電池殼並不是很硬,而是被一塊很薄的鋁板保護著。 這樣做的好處是可以做得很薄,不用太擔心散熱問題。 但缺點是容易折斷,甚至用手彎曲,還會冒煙。

18650金屬保護套

但是18650電池就不一樣了。 出於安全考慮,電池表面塗有鋼或鋁合金,以防止電池爆炸。 但正是這種剛性結構給散熱帶來了巨大的挑戰,尤其是8000塊電池放在一起的時候。

特斯拉BMS系統

特斯拉使用發動機排氣歧管用液體冷卻電池,確保每個電池之間的溫差不超過5度。 但是這種冷卻方式帶來了另一個問題:重量和成本!

因為如果將18650電池的能量密度與疊片電池的能量密度相比,18650的優勢就很明顯了。 但是如果把BMS電池管理系統的重量加到18650電池組上,堆疊電池的能量密度會超過18650! 這證明了 BMS 系統是多麼複雜。 所以要解決重量和成本問題,最簡單的辦法就是更換相對陳舊的18650電池。

21700電池有什麼優點

由於圓柱電池產品已經非常成熟,可以在原來3的基礎上,增加直徑50mm,高度18650mm,直接增加體積,帶來更大的Mah。 另外,21700電池由於體積較大,採用了多級耳塞,略微提高了電池的充電速度。 此外,電池尺寸越大,車輛中的電池數量就會相對減少,從而降低BMS系統的複雜度,從而減輕重量和成本。

21,700個電池的電動山地自行車

但特斯拉並不是第一家使用 21,700 塊電池的公司。 早在2015年,松下就率先在其電動自行車中使用電池。 後來特斯拉看到這種電池的使用效果很好,於是提議像松下一樣購買升級。 兩家長期合作,Model 3用上21700也是理所當然。

型號可使用21700

按照馬斯克的說法,我不認為它會在近期使用,但肯定會在下一個版本中使用。 畢竟這款電池對生產成本和價格起到了非常積極的作用!

此外,電動汽車面臨的主要問題是電池技術何時能實現質的飛躍。 但如果仔細觀察,就會引出兩個非常棘手的問題:在長電池壽命和快速充電之間選擇哪一個。 馬斯克之所以選擇快充,似乎是因為他已經明確表示不希望看到model和ModelX的總和超過100千瓦時。

特斯拉車型底盤

還有一個問題要解決,那就是機箱的設計。 18650鋰電池的尺寸與21700電池的尺寸不同,這直接導致安裝電池組的機箱設計發生了變化。 換句話說,特斯拉將不得不重新設計現有車型的底盤,以容納 21,700 塊電池。

最新Model3P80D數據

Model3P80D是目前已知最快的Model3車型,前後均配備電動馬達,通過電傳操縱實現四輪驅動系統。 0-100km/h加速3.6秒,綜合路況續航498公里! 21,700個電池組的容量為80.5KWH,這也是P80D名字的由來。

北汽新能源麵包車搭載21,700元鋰電

其實21700電池並不是什麼先進技術。 打開淘寶,可以找到21700電池。 與18650電池一樣,它也適用於手電筒、電子煙等便攜設備。 此外,早在去年夏天,北汽和金龍這兩款國產卡車就使用了21,700萬個電池組。 從這個角度來說,它並不是黑科技,國內廠商也在生產,但是主題的Model3屬性把它推到了前列。 我更關心的是Model 3什麼時候能在中國交付!