钜大LARGE | 点击量：895次 | 2022年07月23日
TSLA凭什么能将钴酸锂电池应用于汽车？
作为电动汽车的核心部件之一，TSLA（Tesla）的电池曾经被嘲笑、被诟病，甚至在实现销售爆发式上升之后，仍有很多业界专家称其"电池技术老旧"、"无核心竞争力"。原因在于TSLA是唯一一家采用18650型钴酸锂电池的公司，这种电池一直用于笔记本电脑中，难登电动汽车之"大雅之堂"，并且存在安全隐患。事实果真如此吗?
据车云网五月二十八日报道，作为动力输出的后盾，电池对电动汽车的用途不言而喻。因为本身性能较稳定、安全系数较高且可循环充电次数多，磷酸铁锂电池是目前市场上动力锂电池的首选，如雪佛兰Volt、日产Leaf、比亚迪E6和FiskerKarma。
在汽车上使用钴酸锂电池，TSLA算第一个
TSLA则有些另类，他旗下的Roadster和ModelS使用的是18650钴酸锂电池。和磷酸铁锂电池相比，这种电池虽然技术较为成熟，功率高、能量密度大、且一致性较高，但安全系数较低，热特性和电特性较差，成本也相对较高。
据业内人士介绍，18650电池外电压但凡低于2.7V或高于3.3V，都会出现过热的症状。假如电池组较大且组内温度梯度控制得不好，就会存在很大的起火风险。而电池技术的关键恰恰就是电压电流和热量控制，难怪Tesla被批评为电池技术不靠谱。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
但实际上，被认为更安全可靠的磷酸铁锂电池也并非万无一失。在制备的烧结过程中，氧化铁在高温环境下存在被还原成单质铁的可能性，单质铁会引起电池的微短路，这是电池中很忌讳的物质。此外，磷酸铁锂电池在实际生产中充放电曲线差异大，一致性较差且能量密度较低，这直接影响到电动汽车敏感的续航问题。海通国际证券公司最新的研报显示：TSLA电池能量密度(170wh/kg)大约是比亚迪电动汽车磷酸铁锂电池能量密度的两倍。
TSLA使用的18650电池
早在上世纪70年代，英国宾汉顿大学的Whittingham女士就发明了18650电池，这种电池常应用于笔记本电脑、强光手电等数码产品上，但是，将这种直径18mm、高65mm的圆柱形锂电池用在汽车上，TSLA是第一个吃螃蟹的人。
TSLA的电池技术总监KurtKelty曾经表示：TSLA起初也尝试了市面上超过300种电池，包括板型和方型电池，最终选择了松下的18650电池，一方面，18650的能量密度更大且稳定性和一致性更好。另一方面，18650可以有效降低电池系统的成本。并且，虽然每个电池单元的尺寸小，但每个单元的能量可控制在较小的范围，和使用大尺寸电池单元时相比，即使电池组的某个单元发生故障，也能降低故障带来的影响。此外，全球每年要生产数十亿个18650型电池单元，安全级别也在不断提高。
松下官网显示，型号为NCR18650的锂电池是一款高能量模型(HighCapacity)电池，该电池的名义伏特数为3.6V，名义最小容量为2750毫安时，重量为45.5克。并且，在TSLA第二代车型ModelS上使用的18650比之前Roadster的能量密度高出3成。
据TSLA首席技术官JBStraubel表述：从Roadster到ModelS"转型"的四年时间，电池组成本已经下降了约44%，并且仍然会继续下降。松下曾在2010年向TSLA投资3000万美元，成为其股东之一。并且于2011年达成战略协议，将负责TSLA今后5年全部车辆的电池供应。按照TSLA目前预计每年2万辆的产量，松下18650将装配在超过8万台ModelS上。
6831节锂电池的神奇重组
18650存在安全风险是不争的事实，TSLA如何"搞定"这一硬伤?秘密在于其电池管理系统，给出的解决方法是将6831节2安时左右的松下18650封装电池通过串联和并联结合在一起。
TeslaRoadster电动跑车动力系统
要驱动一辆电动汽车，要大量的18650电池，TeslaRoadster的电池系统包含6831节小电池，而TeslaModelS更是高达8000节，如何排列组装这些数量众多的小电池尤为重要。
这时候，TSLA创始人之一MarcTarpenning以往的相关相关经验派上了用场。他曾是这个领域的专家并成功出售过一家公司。他把网络控制领域用程序控制成百上万台服务器的模式搬到了TSLA电池系统控制领域，通过一年的DOE(designofexperiment，实验设计)，用分层次管理的办法成功控制了这6831节小电池以及电压和温度：
69个18650电池被并联封装成一个电池砖;
99个电池砖串联成一个电池片;
11个电池片组成一个电池包，总计6831节。
仅仅有这些层次还不够，有关每一个层次都要进行监控，于是他们在每个电池单元、每个电池砖、每个电池片的两端均设置有保险丝，一旦电池过热或者电流过大则立刻融断，断开输出。
仅仅有保险丝还是不够，于是：
在每个电池片上，均设置有BMB(BatteryMonitorboard)即电池监控板，用以监控每个电池砖的电压，温度以及整个电池片的输出电压。
在整个电池包上，设置有BSM(BatterySystemMonitor),用以监控整个电池包的工作环境。包括电池包的电流，电压，温度，湿度，方位，烟雾等。
在整车层面，设置有VSM(VehicleSystemMonitor),用以监控BSM。
这样一套电池控制系统成为Tesla的技术核心,当TSLA刚刚公布这套造价高昂的系统时(传言高于20000美金)，很多业内人士不约而同地对其唱衰，认为将7000个电池放在汽车里的行为是可笑的。但事实却给予他们有力的回应，雪佛兰Volt起火、FiskerKarma车型更是一年内发生三次自燃事件，而反观TSLA，不论是Roadster还是TeslaModelS都从未发生过起火自燃事件。
TeslaModelS电池板和车架融为一体的设计
TSLA已经和丰田、戴姆勒等厂商在电动汽车领域进行合作，包括为smart、奔驰A级、奔驰B级等车型电动版供应电池动力，给丰田RAV4电动汽车供应电池组和电机等。目前戴姆勒持有TSLA4.3%的股份，丰田也持有TSLA2.9%的股份。但是由于TSLA正式投入市场的产品时间不长且数量不多，理论上完美的TSLA电池系统还需继续面对实践检验。
