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电芯技术不停换,你买到的特斯拉并不完美!

2020-10-26新闻15

原标题:电芯技术不停换,你买到的特斯拉并不完美!

之前,马斯克在特斯拉电池日活动上宣布Model Y将率先使用最新的4680电芯,以替代刚服役不到一年时间的21700电芯。并且,之后特斯拉旗下的大多数车型都有可能会用上这一规格的电芯。

那么,马斯克为什么要急着给特斯拉产品换电芯规格,又是为什么让21700电芯在这么短的时间内“失宠”,成为马斯克眼中的弃子?这一切还要从电池热管理与成本两方面开始说起。

自燃,自燃,还是自燃

特斯拉的新闻中从来不缺乏自燃的话题,无论是国内还是国外,无论马路上还是地下车库,特斯拉似乎都是一个不稳定因素。这其中以12年-14年生产的特斯拉Model S最为“出名”。

事实上特斯拉最近就因为自燃而身陷控诉,有资料显示,早在2012年量产Model S的时候,特斯拉就已经知道电池冷却有问题,甚至可能导致起火,而8年后的今天,这个问题仍然没有解决!这个证据来自特斯拉内部邮件,该邮件被曝光后在北美造成极大轰动,在邮件曝光不久,特斯拉股价急剧下跌,而这次事件2个月后,马斯克宣布特斯拉将使用4680电芯。

据该邮件显示,特斯拉曾先后委托三家公司测试调查电池冷却配置,结果均显示Model S冷却系统的末端连接配件有问题。特斯拉的电池冷却系统是通过电池加装外部冷却液管实现的,但管道末端接头使用了强度较低的铝材,很容易磨损破裂,造成冷却液泄漏,导致汽车电池短路失火,或在电池内部留下易燃残留物。

舆论指出特斯拉故意隐瞒电池组安全性问题,让尚不成熟的Model S强行上市,最终导致了世界多地的自燃事件。

针对这一结果特斯拉官方尚未表态,但是众多Model S的用户已经开始了申诉,他们认为自己所购买的产品存在客观缺陷,虽然不会100%出现问题,但谁又能保证厄运不会出现在自己身上?Model S所搭载的18650电芯由于单体较多,导致温控性能较差,发生串联燃烧的可能性也比较大,这是让众多车主担心的主要原因。

以18650电芯组成的电池组由于单体体积较小,为了保证电池包的紧凑性,单体电池之间的间隙也就比较小,这就导致导热材料很难布置,也提高了BWS“电池组管理系统”的成本,毕竟需要平衡这么多电芯的电压是一件比较麻烦的事。

而在21700电芯被特斯拉采用后,这一缺点得到了有效的改善,相同容量下不仅电芯数量少了,彼此之间的空隙也更大了,导热材料能够更好地布置在电芯之间,平衡整个电池组热量。不过21700电芯也存在一些缺陷:21700并没有缩小电池包体积,也不能实现平板冷却方案,原因是21700单体还是有些短,因此在特斯拉的电池组中依然采用两层堆叠的方式进行布置,从热管理来说还是有缺陷。另外,由于单体容量限制,21700的充电功率也不能取得进一步突破,这是制约电动车能量补给速率的因素之一。

因此,综合各方面的成本与性能考量,特斯拉采用了更高的4680电芯,得以实现单层布局,让单层平板散热成为可能。

电池组平板散热的原理是将锂电池铜制阳极材料直接固定在底板上,由于铜是很好的导热材料,因此每个电芯的热量都能被导流至底板,而底板则起到平衡电芯温度、冷却的作用。单层平板式布局能大幅减少电池组导热材料的使用,在成本上极具诱惑力。

4680电池组体积、结构都比之前更加紧凑

整车性能提升

冷却方式变化以后特斯拉可以将电池包装得更紧密,电池包的尺寸得以显著缩小。这是一个优点,因为质量会更多地集中在车辆的中心,它减少了极性惯性矩,并改善了车辆的操控性。虽然电动车因为电池布置在地板上,让整车的重心非常低,但这不代表有益于操控性,一辆车最理想的重心分布一定是让重量都集中在车辆中间,而过大的电池包则让重量分散在整个车底,其实不利于车辆底盘的动态转化。此次特斯拉将电池包缩小,则能够有效改善电动车这一缺点。

另外,由于单体电池变大,正负极能够承受更大的电压差,电池的充电功率也比之前要高出不少,好处就是充电时间更短,充电时温度上升更低。

新的4680无极耳电池在10% SOC时初始内阻为3毫欧姆,并80% SOC时逐渐降低到2毫欧姆。2170电池的电阻为23/20/20毫欧姆。我们可以看到,电池的电阻降低为10%左右。相比之下,特斯拉在专利应用中标注的技术,可以达到减少5-20倍的效果。

21700与4680电芯充电功率与时间的对比图

车叔点评

通过技术分析可以看出,特斯拉频繁变化电芯规格,是它不得不做出的改变,以改善产品中出现的缺陷。相比之下,你现在买到的特斯拉产品,就显得不再完美。

另外,特斯拉电池的创新主要是来自外围非核心结构的创新,比如通过增加电池单体尺寸,相对减少外壳的占比。而能量密度的真正提升,必须而且只能通过材料创新来获得。生产工艺的创新可以降低成本,但是对能量密度几乎影响不大。电池正负极材料的创新会带来锂电池电化学体系的性能的飞跃,但是这需要经过长时间的科研积累。

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