特斯拉鈷酸鐵鋰電池應(yīng)用的“是與非”
日期：2024-11-29 21:26:45 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(chǎng)定位與營(yíng)銷手段，這點(diǎn)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(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸，電動(dòng)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(kāi)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(dòng)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(hào)鈷酸鋰電池，它普遍運(yùn)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(duì)此，特斯拉把網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域用程序控制上萬(wàn)臺(tái)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(gè)電池單元并連成一個(gè)電池組，9個(gè)電池組又串聯(lián)成一個(gè)電池方塊，最后再串聯(lián)成整塊電池板。每個(gè)電池單元、電池組和電池方塊都有保險(xiǎn)絲，每個(gè)層級(jí)都會(huì)有電流、電壓和溫度的監(jiān)控，一旦電流過(guò)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(shuō)，如果某節(jié)電池出問(wèn)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(gè)電池單元組成一個(gè)電池組，9個(gè)電池組組成一個(gè)電池方塊?據(jù)了解，這都是特斯拉員工用一年多時(shí)間反復(fù)試出來(lái)的，為了保障這些電池一起運(yùn)行時(shí)的安全，早期的員工還都用晚上的時(shí)間來(lái)引爆電池，測(cè)試它們的熱性能。最終工程師們偶然想到了一個(gè)設(shè)計(jì)，給每塊電池設(shè)置一個(gè)緩沖空間和冷卻液，讓電池之間進(jìn)行隔離。
中國(guó)電動(dòng)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(duì)于容量小的NCR18650A電池，采用大容量電池可以減少電池?cái)?shù)量，從而降低成組難度，電池包控制系統(tǒng)更容易設(shè)計(jì)。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(dòng)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(dòng)汽車的續(xù)航里程。
據(jù)了解，美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局給出的特斯拉Model S電動(dòng)車的官方續(xù)航里程為426公里，而其他品牌電動(dòng)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(kāi)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(yàn)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)。”銷售人員告訴記者，踩下電力踏板給電機(jī)通電，松開(kāi)電力踏板(如下坡)通電停止，在電機(jī)尚未停止的情況下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向的電力，這以往會(huì)被浪費(fèi)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(huì)帶來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)制動(dòng)的感覺(jué)，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(lái)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(dòng)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(jià)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(shū)福就曾指出，表面上續(xù)駛里程驚人的特斯拉，其實(shí)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(duì)馬斯克的崇拜正是因?yàn)樗煽康乜刂屏诉@6831節(jié)小電池。此前一些豪華車品牌也嘗試過(guò)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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(chǎng)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(dòng)車運(yùn)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(gè)技術(shù)參數(shù)可以說(shuō)明這一點(diǎn)。從能量密度看，鈷酸鐵鋰電池的能量密度為150·160瓦時(shí)/千克，磷酸鐵鋰電池的能量密度為100·10瓦時(shí)/千克。從熱穩(wěn)定性看，鈷酸鐵鋰電池在攝氏180度時(shí)會(huì)分解并釋放氧氣，磷酸鐵鋰電池在攝氏600度時(shí)結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定，不會(huì)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(chǔ)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(jià)鐵，無(wú)法再進(jìn)行化學(xué)變化，因而壽命更長(zhǎng)。
雖說(shuō)在美國(guó)全國(guó)公路交通安全管理局之前的碰撞測(cè)試中，特斯拉Model S獲得了最高安全評(píng)級(jí)，而且不僅整體獲得5星安全評(píng)級(jí)，各分類測(cè)評(píng)中也均獲5星(只有1%的車型在這一測(cè)試中能獲得如此好的成績(jī))，但著火之后有人對(duì)此缺少信服，“電動(dòng)車應(yīng)該有專門(mén)的碰撞測(cè)試，與普通車型區(qū)別開(kāi)。”
特斯拉正面臨車型安全訴訟的考驗(yàn)，它被指責(zé)面對(duì)Model S車型起火問(wèn)題發(fā)表誤導(dǎo)聲明，沒(méi)有披露底盤(pán)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(dòng)車在世界上任何地方都沒(méi)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(xiǎn)，”美國(guó)Automotive News評(píng)論。
勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(huì)出問(wèn)題，這就是現(xiàn)實(shí)。