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拆開你的充電寶、手機、筆記本...... 等等所有電子設(shè)備看看!你就明白了一切!

目前除了你用的南孚電池和你開的車上蓄電池算是一個完整的單體電池,剩下你用的幾乎所有的電池驅(qū)動的設(shè)備全部都不是單體的!

這是為什么呢?

前面的答主只答對了一部分!單體電池不好維護,而且壽命要比陣列電池低,充電還不好沖,出了問題直接變殘廢,安全性極低...

所有需要持續(xù)供電的設(shè)備都喜歡用組合電池,因為這樣會大大增加電池的壽命,充電速度也會比單體電池快很多,還要最重要的原因是當(dāng)部分電芯已經(jīng)老化時,其他電芯還可以正常工作,這個時候組合電池就依然能保證設(shè)備的相對續(xù)航,不至于徹底不能用。

另外

鋰電池在生產(chǎn)的時候就是一節(jié)一節(jié)的形態(tài),目前還沒見過哪家工廠有能力生產(chǎn)出一塊汽車底盤那么大的單體鋰電池,而且即使生產(chǎn)出來,那跟一顆高能燃燒彈也沒什么區(qū)別,這是由電池的基本結(jié)構(gòu)制約的。

So....


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最佳貢獻者
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首席投資官評論員董巖:

這個在普通人看來是不能理解的,用7000多節(jié)電池裝在一起多么的麻煩,但是我們要向我們能想到的問題在電動汽車的設(shè)計環(huán)節(jié)工程師們也都想到了。

不僅是特斯拉用7000多節(jié)小電池。國內(nèi)的主要電動車生產(chǎn)企業(yè),國際上的電動車都是采用的小電池模式。

為什么采用小電池呢?其實從數(shù)學(xué)的角度來講就是容錯率,如果是適用一塊大的電池一旦電池故障整個車就爬窩了,而如果采用7000多節(jié)小電池,那么7000多節(jié)電池中間壞個幾節(jié)是不影響電動車行駛的。如果是一節(jié)大連電池壞了那也就壞了,容錯率就極低,如果是7000多節(jié)小電池那么壞一份汽車還是可以正常行駛的。

特斯拉技術(shù)比較先進采用的是松下的18650電池,而且采用的是多路并聯(lián)的電池鏈接模式,這種模式比較考驗整車的電池管理和熱管理系統(tǒng)國內(nèi)幾乎所有的車企因為技術(shù)不過關(guān)都采用的串聯(lián)電池鏈接模式。

還有就是如果是一塊電池壞了換起來非常麻煩,電動車的電池重達900多公斤,而如果是小電池更換起來就非常方便。

最后還有一點就是,如果是一塊電池那么放電充電都是這一塊電池進行,這樣會影響電池的壽命,而7000多節(jié)電池通過動力管理軟件可以實現(xiàn)合理的放電,可以減輕每個單元的壓力有利于延長電池的使用壽命。

我們的一般家用電動車現(xiàn)在主要用的是三元鋰電池,三元鋰電池的優(yōu)點是儲能大,現(xiàn)在國內(nèi)主要用的是NCM523,特斯拉用的松下的18600是NCM811,儲能更大更多,但是也有一個問題是儲能越大散熱問題就越嚴(yán)峻,國內(nèi)不用811的原因就是熱管理不過關(guān)還不能大規(guī)模使用,所以大部分都還在用523,但是如果都做成1個大電池散熱問題誰也解決不了所以這個也是不用大電池用N節(jié)小電池的原因。

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呵呵呵,我之前其實回答過這個問題,這里面有個小故事。我這么一說,你這么一聽啊。這個故事CATL的工程師講給我聽的,真實性70%以上吧。

最早特斯拉選擇的動力電池合作伙伴并不是松下,而是CATL,馬斯克覺得只有這種做消費類電池的廠家才能滿足他的設(shè)計思路。當(dāng)然我覺得他是看到了CATL剛解決了寶馬i系列動力電池的技術(shù)問題,想去搭個順風(fēng)車。

但是CATL當(dāng)時根本沒有多余的團隊和產(chǎn)能滿足來滿足特斯拉的設(shè)計需求,而且特斯拉的量又不大,CATL覺得實在沒必要為了這么小的一個客戶再去開一條新的生產(chǎn)線,所以就婉拒了特斯拉的要求。

特斯拉轉(zhuǎn)而尋求松下的合作,因為馬斯克覺得在三元鋰電池領(lǐng)域松下是做得最好的。但是松下更狠,他們因為當(dāng)時的一些合作協(xié)議還有產(chǎn)能原因,根本不想把當(dāng)時手里最好的單體動力電池給特斯拉用。但是松下還挺雞賊的,他們對特斯拉說,你看我們也有一款消費類電池,就是18650的電池,雖然不是專用動力電池,但是可以湊合著用,你們要不試試。

特斯拉后來又去找了三星和LG,但是也都沒有一家愿意為他開發(fā)新的電池,于是馬斯克一狠心就真的用了18650的電池,而且他的工程師真的做出了一套優(yōu)秀的BMS程序,這下連松下都驚呆了,因為松下自己的單體動力電池都做不到這么好衰減效果。于是松下也有點后悔,在Model S第二次升級的時候,就提出想更換電池系統(tǒng),不過馬斯克這次也拒絕了,估計是覺得再開發(fā)一套BMS系統(tǒng)挺麻煩的。

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呵呵呵,我之前其實回答過這個問題,這里面有個小故事。我這么一說,你這么一聽啊。這個故事CATL的工程師講給我聽的,真實性70%以上吧。

最早特斯拉選擇的動力電池合作伙伴并不是松下,而是CATL,馬斯克覺得只有這種做消費類電池的廠家才能滿足他的設(shè)計思路。當(dāng)然我覺得他是看到了CATL剛解決了寶馬i系列動力電池的技術(shù)問題,想去搭個順風(fēng)車。

但是CATL當(dāng)時根本沒有多余的團隊和產(chǎn)能滿足來滿足特斯拉的設(shè)計需求,而且特斯拉的量又不大,CATL覺得實在沒必要為了這么小的一個客戶再去開一條新的生產(chǎn)線,所以就婉拒了特斯拉的要求。

特斯拉轉(zhuǎn)而尋求松下的合作,因為馬斯克覺得在三元鋰電池領(lǐng)域松下是做得最好的。但是松下更狠,他們因為當(dāng)時的一些合作協(xié)議還有產(chǎn)能原因,根本不想把當(dāng)時手里最好的單體動力電池給特斯拉用。但是松下還挺雞賊的,他們對特斯拉說,你看我們也有一款消費類電池,就是18650的電池,雖然不是專用動力電池,但是可以湊合著用,你們要不試試。

特斯拉后來又去找了三星和LG,但是也都沒有一家愿意為他開發(fā)新的電池,于是馬斯克一狠心就真的用了18650的電池,而且他的工程師真的做出了一套優(yōu)秀的BMS程序,這下連松下都驚呆了,因為松下自己的單體動力電池都做不到這么好衰減效果。于是松下也有點后悔,在Model S第二次升級的時候,就提出想更換電池系統(tǒng),不過馬斯克這次也拒絕了,估計是覺得再開發(fā)一套BMS系統(tǒng)挺麻煩的。

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準(zhǔn)確的來說,現(xiàn)在特斯拉已經(jīng)不再使用18650電池了,改為最新的21700電池。21700電池的能量密度要優(yōu)于18650電池,在現(xiàn)有條件下,其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右,比其原來18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg約提高20%,而且成本也降低了。所以使用21700電池更好也更安全。至于為什么要使用幾千節(jié)小電池,主要還是考慮了安全性,如果某幾個電池出了問題,不至于影響汽車行駛,而且維修也更方便更經(jīng)濟。

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單體電池一旦出現(xiàn)問題,整個汽車的供電系統(tǒng)都會崩潰,而小容量電池組則充分分散了這一風(fēng)險。由于電池組有7000多節(jié)電池,其中個別電池出現(xiàn)問題,并不影響整個汽車的動力系統(tǒng),后期維修起來也更為方便。

早年間,國外一位土豪就買了一輛Model S,為的不是體驗高科技電動汽車的駕駛感,而是拆開它電池板,探索發(fā)現(xiàn)7000多節(jié)電池組的奧秘,這種探索精神,也是很666了。



2、方便電池管理,延長電池使用壽命。

一方面由于,分散的電池組組合的方式靈活,處于散熱考慮也比大容量單體電池效果更好。

另一方面,考慮到電池發(fā)熱,需要用到冷卻液來保持電池溫度均衡,防止電池出現(xiàn)高溫損壞等現(xiàn)象。大容量單體電池使用冷卻液的效果顯然不如分散式的電池組來得有效。

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特斯拉的電池技術(shù)總監(jiān)庫爾特·科蒂(Kurt Kelty)表示,“我們也嘗試了板型和方型電池,結(jié)果還是18650的能量密度更高”,此次采用的18650“電池單元的能量密度大約比Roadster高3成。而且,單元的排列方式對于安全性影響也頗大,另外還把18650電池單元之間的間隔也給做小了”

在該公司看來,這樣不僅成本低,而且安全性好,,一旦電池單元出現(xiàn)熱失控,因為容量小,不容易影響到周圍的電池單元?频僬f道:“其實,18650有五個優(yōu)點。但我們不想讓其他企業(yè)知道,所以不便詳談!绷硗猓脑捴羞透露出了該公司也在嘗試其他方式,但目前還不打算更換的意思。

Tesla為什么采用18650電池?

a. 一致性

18650電池是最早、最成熟、最穩(wěn)定的鋰離子電池,廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品中,每年的出貨量大約有幾十億節(jié)。多年來,日本廠商在18650電池的生產(chǎn)工藝上積累了大量的經(jīng)驗,使得產(chǎn)出的18650電池的一致性、安全性都達到了非常高的水準(zhǔn)。

總結(jié)來說,18650電池的單體容量。ㄒ话悴粫^3 Ah),所需的單體數(shù)量會很多(Roadster有6831節(jié)),但是一致性很好;層疊式電池的容量可以做得較大(30 Ah甚至40 Ah),單體數(shù)量可以降低,但是一致性差。

Tesla不是一家電池廠商,它在電池生產(chǎn)技術(shù)方面不會有太多的積累,現(xiàn)階段也很難投入大量的人力物力與電池供應(yīng)商一起去改善層疊式電池的生產(chǎn)工藝。開發(fā)一套管理6000多節(jié)單體一致性很好的電池系統(tǒng)與開發(fā)一套200多節(jié)一致性很差的電池系統(tǒng),相比之下,前者的技術(shù)難度應(yīng)該更低一些。

b. 成本

Tesla采用18650電池,就可以利用日本松下等廠商之前的生產(chǎn)線進行生產(chǎn)。在消費類電子產(chǎn)品所用18650電池競爭日趨激烈的情況下,松下等廠商是非常樂意與Tesla合作升級產(chǎn)品,將原有的生產(chǎn)線改良后用于生產(chǎn)動力電池。

另外,工業(yè)生產(chǎn)有一個規(guī)模效應(yīng),當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)模達到一個量級之后,成本會大大降低。一輛Tesla就需要上千節(jié)18650電池,因此單體的采購價格應(yīng)該可以壓得比較低。

c. 散熱能力

1但是,6000多個單體電池的溫度也應(yīng)當(dāng)保持在不超過5°C的范圍內(nèi),但是,6000多個單體電池的溫度也應(yīng)當(dāng)保持在不超過5°C的范圍內(nèi),這是一件非常困難的事情。但是,Tesla做到了?偨Y(jié)來說,由于采用了小容量的18650電池,Tesla的熱管理系統(tǒng)的復(fù)雜度是大大增加了的。也就是說,如果從散熱能力方面考慮,使用小容量的18650電池不是最優(yōu)選。

d. 能量密度

談到能量密度,就必須區(qū)分單體電池的能量密度與電池組的能量密度。

就單體電池的能量密度來看,18650電池是要高于大容量的層疊式鋰離子電池。查到的日產(chǎn)LEAF所用的33 Ah鋰離子電池的能量密度是157 Wh/kg,GM Volt所用的層疊式電池的能量密度約為150 Wh/kg而Roadster所用的18650電池的能量密度約為211 Wh/kg。

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首先,我們先來簡單的了解一下18650鋰電池。

18650鋰電池:18表示直徑為18mm,65表示長度為65mm,0表示為圓柱形電池。這款鋰電池的優(yōu)點有:容量相比于一般電池來說較大,且電池的壽命與普通電池相比也是比較長的,它是可以串聯(lián)或并聯(lián)組合成18650鋰電池組的,大大增強電池容量。除這些以外,還有電壓高、沒有記憶效應(yīng)等等優(yōu)點。其次,除了以上這些優(yōu)勢,還有什么是特斯拉汽車要選用7000多節(jié)18650小容量電池做電池組的原因呢?

第一,維護成本低。汽車都有自己的電池管理系統(tǒng),而一旦發(fā)生故障,單體電池的維護成本是遠遠高于幾千節(jié)小電池組成的電池組的。這是因為單體電池是整車的唯一動力來源,出現(xiàn)問題時后果就會比較嚴(yán)重,而電池組發(fā)生故障的時候,電池管理系統(tǒng)只要將出現(xiàn)故障的電池切掉輸出就可以了,防止故障蔓延。

第二,電池壽命相對較高。選擇用組合電池,這樣會大大增加電池的壽命,充電速度也會比單體電池快很多。當(dāng)然,最重要的還是當(dāng)部分電芯已經(jīng)老化時,其他電芯還是可以正常工作的,這個時候組合電池就依然能保證設(shè)備的相對續(xù)航,不至于徹底不能用。

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個人的抽象理解

非專業(yè)人士,不喜勿噴


①我先簡單的列個數(shù)字作比較,7000多節(jié)小容量電池~700多節(jié)大容量電池。我們從物理學(xué)角度抽象理解,如何增加一個物體的接觸面積,嗯?

把這個物體分成盡量多的小個體單位,SO,不知道大家是不是猜到了我想表達的意思。我們把“如何增加一個物體的接觸面積”等價于特斯拉的“如何提高電池性能、性價比”,在這組對比中“增加接觸面積”就好比“增大電池電流”。

同行的朋友都知道,電流的大小決定了電動車的提速性能以及最高時速。

總結(jié),電池分成很多塊,并聯(lián)起來是成本最低的提高電流的方式。


②你知道19世紀(jì)的很多戰(zhàn)艦被一擊就沉,而20世紀(jì)的戰(zhàn)艦?zāi)銚鬘多次都不沉,的原因嗎?因為他的船體就像竹子一樣,分很多節(jié),其中偶爾的兩三節(jié)灌滿水是不會沉的,Understand?

所以特斯拉的電池分很多節(jié),其目的之一就跟上面說的“擊不沉的戰(zhàn)艦”相同,如果其中的一節(jié)或者一組電池壞了,只需將他們隔離開就行了,其整體的性能受到的影響不會很大。

千里之堤,潰于蟻穴

莫看特斯拉的每節(jié)電池微不足道,在特斯拉強大的電池管理系統(tǒng)下,他們的能量可以合而聚之,分而散之,在不同的使用需求下,為車輛提供相應(yīng)的能量供應(yīng),不浪費,不虧欠,挖掘電池最大的使用潛力,延長電瓶的使用壽命

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單體還是小容量組合,從汽車最重要的指標(biāo),安全性角度,就很容易理解了!

假設(shè),一個單體的特斯拉車電池和一個7000多并串的電池組,哪一個在安全性上更容易被解決?即使,最壞的情況發(fā)生了,電池在意外或者事故中爆炸,你可以想象一下,如同整個車體底座那么大的電池爆炸和7000多個電池只是幾個或者幾十個哪怕上百個爆炸,其威力差異有多大?

也許,大家沒見過電池爆炸吧。

按照我以前在電池廠的經(jīng)歷來看,一個42的鋁殼電池單體或者一個62的鋼殼單體,再或者一個18650的電池單體,在不加載保護板的狀態(tài)下因為內(nèi)部或者外部原因發(fā)生爆炸,基本上可以把假設(shè)日常使用的手機或者電腦外殼炸開。而我遇到過車間電池在堆放在地板上,因為一個電池爆炸碎片燃燒波及其他電池,其結(jié)果是怎樣?那就是車間天花板上如同被機槍掃過一樣,全是一個個洞。都是電池炸出來的。。

當(dāng)然,單體電池需要復(fù)雜的保護電路和檢測電路和相關(guān)的線路以及電路板等構(gòu)件。而單體則在對應(yīng)的這些構(gòu)件會輕和少很多,但是,面對最壞的后果出現(xiàn)的時候,其損失和傷害后果就是數(shù)量級的差距了。

以前動力電池也存在過用大一點的型號,具體型號尺寸不記得了,大約有一個包裝箱那么大,大約20乘40高30公分的那么大,其工藝和18650對比,我指的是內(nèi)部正負極的卷繞工藝,18650是卷繞的,而我說見過的那么大的主要疊片工藝,其內(nèi)部相當(dāng)于一個很多電池的串并聯(lián),在內(nèi)阻和其他指標(biāo)上,尤其是正負極片的一致性上,因為存在公差,那么疊片的反而不如一個單體電池在穩(wěn)定性和一致性上有更好的可控性。

因此,題主的這個問題,按照我在電池廠的經(jīng)驗來看,我估計主要是安全性考慮,因為如果一個很大或者多個大的電池,其爆炸的威力非常大,其次是可控性和一致性角度以及電池內(nèi)阻損耗角度經(jīng)濟性還不如單體做組合管理!

還要補充一點,18650幾乎是鋰電池里工藝最成熟,體積能量比最高的一個電池型號了,在以前筆記本電腦中的電池,基本上都是用18650這個型號,且從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看,無論是工藝的成熟度還是自動化設(shè)備的配套成熟度,都是非常成熟的,因此,選擇18650是特斯拉非常英明的選擇,是懂行業(yè)做出的正確選擇!

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