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包括特斯拉在内的电动汽车为何选用18650电池?

2015-11-10 09:34
孤身万里游
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  对比另一款很成功的纯电动汽车,日产的LEAF,它采用的是层叠式锂离子电池。这是因为日产与NEC合作多年,在电池技术方面积累很深厚,在品质控制方面有相当的功力。LEAF的电池来自AESC--日产与NEC的合资公司。

  对比下美、日、中等不同地区的汽车厂商在开发电动汽车时与电池厂商的合纵连横是一件非常有意思的事情。

  关于散热能力

  层叠式电池的厚度薄、表面大,均热、散热能力都不错,因此日产LEAF很大胆地采用了被动式热管理系统(其实就是不管理!),由空气的自然对流将热量带走。

  从左到右,LEAF从单体,到四节单体电池两并两串组成的电池模块,再到由48个电池模块串联组成的电池组如下图所示:

  可以看到,电池组上没有任何的风扇、冷却液管道等热管理系统。大概这就是无招胜有招。

  反过来看Tesla,18650电池的个头比较小,在正常充放电时单体电池内部的温差也不会太大。但是,6000多个单体电池的温差也应当保持在不超过5 C的范围内,这是一件非常困难的事情。但是,Tesla做到了。怎么做到的?Tesla 的电池管理系统 (BMS) 相比其他电动汽车有哪些优势?

  如上图,这些管道是冷却液的流道,流道均匀分布在电池模组中间,能让每只电芯能很好地跟水管接触,这样每只电芯在冷却时带走的热量也几乎一样,温差也就可以有效地控制在很小的范围内。

  总结来说,由于采用了小容量的18650电池,Tesla的热管理系统的复杂度是大大增加了的。也就是说,如果从散热能力方面考虑,使用小容量的18650电池不是最优选择。

  关于能量密度

  谈到能量密度,就必须区分单体电池的能量密度与电池组的能量密度。

  就单体电池的能量密度来看,18650电池要高于层叠式锂离子电池。日产LEAF所用的33 Ah锂离子电池的能量密度是157 Wh/kg,GM Volt所用的层叠式电池的能量密度约为150 Wh/kg;而Roadster所用的18650电池的能量密度约为211 Wh/kg。但是,18650电池的管理系统更加复杂,由此额外增加的重量会使得电池组的能量密度远低于单体的能量密度。Roadster的电池组重量是450 kg,能量密度是118 Wh/kg,而LEAF电池组的重量是225 kg,能量密度是107 Wh/kg。在电池组层次,两者的能量密度已经不相上下。

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