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揭秘:特斯拉动力电池如何增加电量

导读: 按照欧盟规定,在欧盟成员国上市销售的车型,都必须经过其授权机构的认证方可。RDW是特斯拉委托的一家荷兰的公司,经其认证后即可获得在欧盟销售的许可。本文,我们来探究下,这个100kWh是如何做到的?

  近期,特斯拉的100kWh车型,已经通过了欧盟认证机构RDW的评估。这意味,Model S/X100D车型即将问世!其续航里程理论值将达到613km(基于NEDC标准)。

  按照欧盟规定,在欧盟成员国上市销售的车型,都必须经过其授权机构的认证方可。RDW是特斯拉委托的一家荷兰的公司,经其认证后即可获得在欧盟销售的许可。本文,我们来探究下,这个100kWh是如何做到的?

特斯拉,动力电池,电量,电动汽车

  Elon Musk曾经说过,特斯拉的续航(电量)要以每年5%的速度增加。从当前电池组的迭代情况来看,这个目标基本实现。除作为入门级配置的60kWh外,70kWh、85kWh均已分别升级为75kWh和90kWh。

  不久之后,100kWh和120kWh的电池组也将进入选配清单。目前,60kWh仍然作为一个乞丐版配置存在,以促进特斯拉的销量。真正有故事的,是70kWh和85kWh,是如何各增加5kWh电量的。

  有一点可以肯定,那就是电池组电量增加过程中,其电池组的结构是没有改变的。内部电池包(Battery Module)的数量也并未发生改变。我们先来简单了解下特斯拉电池组的内部构造。

  60kWh内部有14个电池包,每个电池包内含384个电芯,共计有5376个电芯组成;85kWh由16各电池包组成,每个电池包内含444个电芯,共计7102个电芯组成。

  后来加入的70kWh,实际上是一个75kWh电池组,经过软件限制而来的。多余的5kWh,最初被当做一个价值3000美元的选装包提供给车主。只要通过OTA软件更新,70D就可以变为75D。

  那么问题来了,75kWh电池组是怎么来的?关于这个问题,特斯拉官方并没有做出技术解释。根据作者的判断,75kWh其实是85kWh电池组,减少2个电池包而来的。在85kWh电池中,每个电池包的容量是5.3kWh,14个这样的电池包就是74.2kWh。

  这就是70kWh、75kWh,以及85kWh之间的关系。至于60kWh,这只是一个为了降低准入门槛而设置的配置而已。那么,90kWh又是怎么来的呢?

  从85kWh到90kWh,多了5kWh。是多加了一个电池包吗?在85kWh的电池组结构中,已经无法再叠加电池包。唯一的可能性就是更换了新的电芯。当然,其采用的依然是18650型号的电芯,只不过化学材料有所调整,增加了能量密度。

  在这道工序中,特斯拉将电芯的石墨阳极中,添加了少量的硅,从而提升了电芯的能量密度。

  在阳极中加入硅,已是电池领域公认的可以提升能量密度的办法。为避免不断叠加电池包,而造成的电池组质量过大,特斯拉接下来只能把重点放在研发高能量密度的电芯上。然而,对于三元锂离子电池来说,要想通过硅来增加能量密度,远没有那么简单。

  其基本原理是:在石墨阳极中加入硅后,由于硅原子的结构相比石墨能够容纳更多的锂离子,导致阳极对锂离子的吸纳能力增强。单次充放电循环中,阳极锂离子越多,能量密度也就越大。

  然而,硅在充分吸纳锂离子后,其体积会膨胀300%,比石墨吸纳锂离子后的膨胀率7%要大很多。这种反复的体积变化,会造成固态电极变得“松软”,容易崩离。以此,电池的循环寿命就会降低。

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