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為何特斯拉使用松下18650鋰離子電池?

鉅大LARGE  |  點擊量:1849次  |  2020年09月10日  

特斯拉運用的松下18650鋰離子電池,以NCA為正極,并且規劃了復雜的電池辦理系統,從而盡或許確保和進步了電池作業的高效性與安全性。至于是否絕對的安全,這個無法回答,你假如想說自燃,我還想說汽油車夏天也自燃呢。


有關純電動汽車(不考慮插電混動以及純混,人家能夠靠汽油開掛),咱們最最糾結的是什么?路程焦慮,便是開不遠,由于電池的能存儲的能量密度太低,車用電池成組后現在一般也就100~150Wh/kg的能量密度,汽油的這個數值大概是10000……所以哪怕你像烏龜相同背一車電池都不見得處理問題。大家天天吐槽電動汽車天天充電跑不遠半路沒電了怎么辦,都是能量密度太低給害的。


現在電池技術的最大短板,便是能量密度太低,落后于摩爾定律無窮遠……別扯那些鋰空什么的,即使它們能量密度也不夠高,關鍵是離實用還遠……


所以至于為何不選用磷酸鐵鋰離子電池,我想說,重要原因,應該是容量(Capacity單位是Ah),以及能量(Energy,即容量的Ah乘以電壓,得到Wh)偏低(磷酸鐵鋰容量比三元低一點,電壓還低,只要3.4V,所以乘出來的能量就更低了)。


實際的汽車用電池組都是串并聯組合出來的,要用串聯來進步電壓,此刻,單節單池的電壓以及不同電池之間的容量一致性顯得非常重要,光說容量低是不嚴謹的。


自己的作業便是在國內某研討所做磷酸鐵鋰的某升級產品的研制,還同時亂看一些其它資料,鋰離子電池和電動汽車的東西,所以在這兒答一下。


(現在開端華麗地半學術地打開斯米達)


要比照幾種正極資料,咱們就必須引入這個圖,即五個重要功能判據:


Power功率,Life壽數,Cost本錢,Safety安全,以及Energy能量。


比照的資料是NMC/NCA三元資料/NCA,LCO鈷酸鋰,LFP磷酸鐵鋰,LMO錳酸鋰。NCA和NCM比較附近,算是資猜中的近親,因而在這兒歸為一類說。


•LFP資料


Energy能量最低(悲慘劇,容量低是一方面,3.4V的低電壓才是問題,不和比方便是鎳錳酸鋰尖晶石,電壓4.7V)。篇幅所限,就不在這兒放充放電曲線了。


Power功率一點也不低(在鄙研討所自制的中試級磷酸鐵鋰,5C能夠做到130mAh/g滴(當然PHOSTECH的也能夠......)。包碳+納米化資料倍率功能仍是很強壯的!


Life壽數和Safety安全性最優,這重要得益于該資猜中聚陰離子PO43-的結合效果,使得氧結合的更好,與電解液的反響活性低,不像三元資料那樣更容易出現一些發生氧氣鼓泡等現象。壽數上,一般以為能夠>4000次循環。


Cost本錢,磷酸鐵鋰還不錯,本錢上僅次于LMO錳酸鋰資料(這個東西,空氣燒,錳源又廉價),第二有競爭力。磷酸鐵鋰的質料,磷鐵鋰都比較廉價,可是做成納米粉要一些本錢,熱處理又要在惰性氣氛下進行,種種工藝要求,導致該資料的本錢(國產的大約10W/t)不像LMO那么低(6~7W/t),可是比起NMC(13W/t),LCO(更貴)仍是廉價一些的。


原因:鈷比鎳貴(我國貧鈷啊有沒有),鎳比錳鐵要貴,用什么質料,有什么本錢。


•然后再比照剖析以下NCM/NCA資料


能量最有優勢(電動汽車就想跑遠點,這個最重要)。此外隨著高鎳NCM資料的研制推出,這個資料的能量密度還能有進一步的進步


功率還能夠(其實也夠用了,有關純電動汽車,能量比功率特性更為重要,有關豐田Prius這種混動車,功率特性才更重要,但條件是能量不能太挫)


壽數,也不錯。之前的時分,三元資料或許壽數在1000次左右,可是近幾年來隨研制作業的發展,該資料的壽數已經能夠到達2000周(如同標準是還能保持80%仍是多少,記不清了),這就已經很可觀了,比方你電動汽車,一天一充,一年365次,2000次夠你6年了,好多人這時都打算換車啦。


本錢有點高(先承認這點)。


究竟用了些鎳鈷金屬,本錢高點正常,可是這個資料至少比LCO鈷酸鋰廉價,所以以后在日常電子消費品范疇,替代LCO資料仍是比較有前途的。


安全差,尤其是相有關磷酸鐵鋰而言,NCM/NCA資料充電時會往外冒氧氣,運用中出事的或許性也高于LFP資料,三元資料電池安全性一向存在一些問題。


可是提到這兒,電池里不只要正極資料,咱們還能夠經過電解液成分調理,隔閡優化(陶瓷隔閡神馬)以及優化電池控制系統(冷卻,安全防護)來減輕這個問題。盡管NCM/NCA資料的安全性一向算是個問題,可是仍是有進步的空間和處理的辦法的。說能完全處理安全問題的,我以為都是在耍流氓。電池控制系統,是盡或許進步安全度,不或許確保100%安全。


哪個更安全?


所以在此比照一下這兩個資料,最重要的能量密度上NCM/NCA完勝,壽數上NCM/NCA不差,安全上NCM/NCA差些,可是不嚴峻,功率不算太重要,兩者都不錯,本錢上NCM/NCA高一點。


•可是在這兒留意了:本錢上NCM/NCA高,是單位質量的本錢(rmb/kg)。


考慮到單位質量的NCM/NCA能量密度高(Wh/kg),所以折合成單位能量的本錢的話(rmb/Wh),NCM/NCA還更加有優勢一些,所以從單位資料的本錢來單純核算,結果或許是比較有欺騙性的。


提到這兒,我忍不住要吐槽:你們天天嫌電動汽車貴,便是由于電池用的多,便是由于單位能量的本錢(rmb/Wh)這個數太高,其實真的很難降啊,咱們都快喝西北風了啊啊啊啊==


•別的一點,便是磷酸鐵鋰放電平臺太平,不好做電池控制系統啊,NCM/NCA這方面就要好些。


不過作為一名磷酸鐵鋰研討狗,我也得為咱們的資料說幾句話:在追求安全性、倍率性的場合,磷酸鐵鋰離子電池仍是有優勢的,尤其是請天天吵著電動汽車、電池不安全的人多為咱們磷酸鐵鋰投票。


此外磷酸鐵鋰不要用鎳鈷這些玩意,有關國家資源安全是有所協助的(好吧,其實也用不太多,不過這產業一旦大了用量也可觀);


還有,磷酸鐵鋰資料究竟壽數仍是最好的,所以在某些要求時刻的場合,它有優勢(比方有的電池廉價,可是壽數或許僅僅磷酸鐵鋰的一半不到,折合運用時刻后本錢就不相同了,我才不告知你是LMO呢),大家要學會算賬。


在一些能量密度要求不是特別高的場合,磷酸鐵鋰仍是有優勢的,比方儲能等新范疇。


所以,說來說去,為了讓純電動汽車跑的更遠,能量密度更高的電池更受喜愛。


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