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特斯拉为何改用2170?三元锂电池技术解读!

特斯拉为何改用2170?三元锂电池技术解读!

来源:
猫视汽车首发
2019/04/19 09:30
浏览量
【摘要】:
18650号电池曾是特斯拉的传奇,如今随着Model3量产下线,18650号电池历史使命却即将终结,特斯拉所有车型可能会全部替换为21700号电池,那么其背后原因是什么?

18650号电池曾是特斯拉的传奇,如今随着Model3量产下线,18650号电池历史使命却即将终结,特斯拉所有车型可能会全部替换为21700号电池,那么其背后原因是什么?

 

1、锂电池构成及分类?

锂电池指的是电化学体系中含有锂的电池,大致可分为锂金属电池和锂离子电池,锂离子电池由于不含金属锂和可充电的属性得以商用,就外形而言分为圆柱形和方形,主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜材料四个部分构成。

锂离子电池因正极材料及负极材料不同而被区分成不同种类的电池,如常用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂和三元材料等,常用的负极材料石墨碳材料、锡基材料、硅基材料、钛基材料等,其中钴酸锂是大多数锂电池使用的正极材料。

 

2、锂电池技术方向如何?

三元锂电池又称三元聚合物锂电池,它指的以镍钴锰三元材料做正极材料,以石墨为负极材料的电池,其以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,这是日韩等电池企业主攻技术方向;磷酸铁锂电池则是以磷酸铁锂为正极材料,石墨为负极材料的电池,这是比亚迪主攻技术方向;钛酸锂电池则分为两种,一种是钛酸锂作为负极材料,可与锰酸锂、三元材料及磷酸铁锂等正极材料组成锂离子电池,这是当前珠海银隆主攻方向,另一种则是钛酸锂做正极、与金属锂或锂合金做负极组成锂离子电池。

 

3、三元锂电池优势在哪?

三元锂电池最大优势在于电池储能密度高,其储能密度通常在200WH/kg以上,相对于磷酸铁锂的90-120WH/kg,更适合乘用车市场对续航里程的需求,但是三元锂电池材料分解温度在200℃左右,它会释放氧分子,在高温作用下电解液会迅速燃烧,引发电池自燃和易爆风险,因此它对电池管理要求很高,需要做好过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)和过流保护(OCP)等,因此三元锂电池虽在我国纯电动车乘用市场装机比例高达76%,但是在电动大巴装机量却仅为27.6%,相反磷酸铁锂达到了64.9%。

 

4、特斯拉为何改用21700?

特斯拉采用的18650和21700号电池都属于三元锂电池,18650代表的是直径18mm、长度65mm的圆柱形电池,21700号电池代表的则是直径21mm、长度70mm的圆柱形电池,特斯拉18650号电池由于体积受限,无法通过工艺控制和原材料角度提高能量密度,降低电池成本,因而增大体积的2170号电池就成了必然选择,在Model3率先使用后,Model S和Model X有望随后进行更换。

马斯克宣称21700号电池是全球能量密度最高、价格最便宜的电池,其能量密度可高达300WH/kg,相对于18650的233WH/kg,能量密度提高了近20%,但是其电池系统成本为155美元/WH,相对于18650的171/WH,降价幅度有限,离马斯克预设的目标100美元/WH还有很大差距,但无论如何还是往前走了一步,后续应该会在电池新材料做创新来降低成本。