鉅大LARGE | 點擊量：753次 | 2023年08月17日
TSLAModel3選用21700電池到底是為了什么？
最近特斯拉一直游走在國內(nèi)外的新聞頭條上，撲面而來的都是Model3延期交付、停產(chǎn)等等負(fù)面新聞。不過，隨著披露信息越來越多，Model3P80D的參數(shù)也得到了曝光，其最大的變化就是使用了全新的21700電池替換掉了原來的18650電池。
18650電池是什么?
18650與5號電池比較
為了讓大家能輕松搞懂21700電池，和朋友在一起時更加有談資，咱們不如先來簡單回顧一下特斯拉目前使用的18650電池，畢竟原理都是相同的。
18650作為圓柱形電池，它與普通電池的AA電池外觀不無兩樣。也正是這樣，使它廣泛適用于各種電子產(chǎn)品。并且相比起傳統(tǒng)的AA5號電池來說，它的體積更大，也就更能夠保證它的容量
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這里就不得不提一下它的命名方式，作為圓柱形電池，它們有著一套非常簡單的命名規(guī)則，就拿18650舉例，前面兩位表明這款電池的直徑是多少毫米，后面位數(shù)則表示電池的高度和形狀（數(shù)字0代表為圓柱），也就是說18650電池為18mm直徑，65mm高的圓柱形電池。最早這種標(biāo)準(zhǔn)是被索尼所推行出來，不過由于鋰離子電池的造型會根據(jù)需求變的千奇百怪，所以在最開始的時候這種命名方式并沒有真正被推崇。
隨著強光手電、筆記本電腦等等的發(fā)展，18650迎來了自己的產(chǎn)品巔峰時期，除了國外的松下、索尼等大品牌制造以外，國內(nèi)的各種小作坊也開始制造這種電池。只不過相比于國外廠商平均3000多毫安的容量來說，國內(nèi)的產(chǎn)品在容量上并不占優(yōu)勢，并且不少國產(chǎn)電池糟糕的品控也直接把18650電池的名譽給毀了。
為何使用18650電池?
iPhoneX的電池就屬于層疊式的一種
特斯拉之所以選擇18650重要就是看上了這種電池成熟的技術(shù)、相對優(yōu)秀的能量密度、足夠穩(wěn)定的品控。再加上特斯拉作為一家新晉的汽車廠家，在之前它并沒有任何生產(chǎn)電池的技術(shù)，所以與其說自己研究或找代廠做層疊式電池，那還不如直接購買優(yōu)秀廠家的成熟產(chǎn)品來的劃算。
700瓦時的18650電池組
不過相比于層疊式電池來說，18650的體積更小，單體能量更低！也就是說要更多的單塊電池來組成合適的電池組，從而提高車輛的續(xù)航能力。這就形成了一個技術(shù)難題，如何去管理這上千塊的電池？
為此，特斯拉專門打造了一套頂端的BMS電池管理系統(tǒng)來管理這上千塊的18650電池在精密的管理系統(tǒng)下，配合著18650電池出色的品控，超高的個體一致性，這也讓整套系統(tǒng)可以保持很高的可控性以及穩(wěn)定性。
但由于這套BMS電池管理系統(tǒng)過于厚重，所以這也直接引出了另一個致命的問題，如何解決這套電池系統(tǒng)的散熱？！
假如你拆過目前的智能手機電池，你就能發(fā)現(xiàn)，這種層疊電池并沒有采用堅硬的外殼，而是通過很薄的鋁板來保護內(nèi)部，這樣做的好處就是它可以造得很薄，從而不用過多的擔(dān)心散熱問題。不過缺點就是很容易破碎，甚至用手就能給掰彎、冒煙。
18650的金屬保護殼
但18650電池就不相同，為了滿足安全性，18650的電池外面是一層鋼制或鋁合金結(jié)構(gòu)，以此來防止電池爆炸。但也正是這樣堅固的結(jié)構(gòu)，對散熱提出了巨大考驗，尤其是當(dāng)8000塊電池放在一起的時候。
特斯拉BMS系統(tǒng)
特斯拉采用發(fā)動機排氣歧管的布置方式，通過液體對電池進行降溫，并且保證每個電池的溫度差別不會超過5度。但這種散熱就提出了另外一個問題：重量與成本！
因為假如單獨拿18650電池的能量密度和層疊式電池的能量密度相比，18650是明顯占優(yōu)的。但是假如把BMS電池管理系統(tǒng)的重量同樣算到18650電池組里的話，那么層疊式電池在能量密度方面就會反超18650！也足以證明這套BMS系統(tǒng)到底有多復(fù)雜。所以為了解決重量與成本的問題，最簡單的辦法就是把技術(shù)相對過時的18650電池?fù)Q掉。
21700電池有什么優(yōu)勢
由于圓柱形電池產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，所以可以直接在原來18650的基礎(chǔ)上，通過新增3mm的直徑50mm的高度來新增體積，帶來更大的毫安時。此外，由于體積變大，21700電池還新增了多級電耳，以輕微提高電池充電速度。并且，電池的體積變大，車輛整體的電池數(shù)量也會相對減少，降低了BMS系統(tǒng)的復(fù)雜程度，順帶減輕了重量和成本。
搭載了21700電池的電動山地車
不過特斯拉并不是最先開始使用21700電池的廠家。早在2015年，松下就首先在自己研發(fā)的電動自行車上就使用了這種電池。之后特斯拉看到這種電池使用效果很贊，于是便像松下提出購買升級需求，加上二者的長期合作關(guān)系，Model3使用上21700也就順理成章了。
ModelS能否使用上21700
根據(jù)馬斯克的發(fā)言來看，我認(rèn)為近期應(yīng)該不會采用，不過肯定會在下次改款的時候使用上21700，畢竟這種電池?zé)o論是對生產(chǎn)成本還是售價來說都起到了非常積極的用途！
更何況目前電動汽車面對的首要問題從淺層次來看是電池技術(shù)什么時候可以有質(zhì)的飛躍。但是假如從深層次來看則會拋出兩個非常令人頭疼的問題，那就是在長續(xù)航和快充電中間選誰。而馬斯克似乎選擇的快速充電，因為他已經(jīng)明確表示并不希望看見ModelS和ModelX的總電量超過100千瓦時。
特斯拉ModelS底盤
同時還有另外一個問題同樣要解決，那就是底盤設(shè)計。18650電池與21700電池的大小不相同，這就會直接導(dǎo)致安裝電池組的底盤設(shè)計發(fā)生改變。也就是說，特斯拉要為現(xiàn)售車型重新設(shè)計底盤以滿足安裝21700電池的需求。
最新的Model3P80D數(shù)據(jù)
作為目前已知的最快Model3車型，Model3P80D在前后各搭載了一臺電動機，從而實現(xiàn)電傳四驅(qū)系統(tǒng)。0-100km/h加速3.6秒，綜合路況續(xù)航里程為498km！采用21700的電池組容量也達到了80.5千瓦時，也正是P80D名字的來源。
搭載21700三元鋰電的北汽新能源廂式貨車
其實21700電池早已經(jīng)不是什么先進的技術(shù)，假如你打開淘寶便能搜索到21700電池，它同樣與18650電池相同應(yīng)用于手電、電子煙等便攜式設(shè)備。此外，國內(nèi)北汽和金龍的兩款廂式貨車也早在去年夏天便是用上了21700電池組。以此看來它并不是什么黑科技，國內(nèi)廠家也有在生產(chǎn)，只不過是Model3的話題屬性將它推上了風(fēng)口浪尖。鋰離子電池指的是電化學(xué)體系中含有鋰的電池，大致可分為鋰金屬電池和鋰離子電池，鋰離子電池由于不含金屬鋰和可充電的屬性得以商用，就外形而言分為圓柱形和方形，重要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜材料四個部分構(gòu)成。
鋰離子電池因正極材料及負(fù)極材料不同而被區(qū)分成不同種類的電池，如常用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等，常用的負(fù)極材料石墨碳材料、錫基材料、硅基材料、鈦基材料等，其中鈷酸鋰是大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。
2、鋰離子電池技術(shù)方向如何？
三元鋰離子電池又稱三元聚合物鋰離子電池，它指的以鎳鈷錳三元材料做正極材料，以石墨為負(fù)極材料的電池，其以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實際要調(diào)整，這是日韓等電池公司主攻技術(shù)方向;磷酸鐵鋰離子電池則是以磷酸鐵鋰為正極材料，石墨為負(fù)極材料的電池，這是比亞迪主攻技術(shù)方向;鈦酸鋰離子電池則分為兩種，一種是鈦酸鋰作為負(fù)極材料，可與錳酸鋰、三元材料及磷酸鐵鋰等正極材料組成鋰離子電池，這是當(dāng)前珠海銀隆主攻方向，另一種則是鈦酸鋰做正極、與金屬鋰或鋰合金做負(fù)極組成鋰離子電池。
3、三元鋰離子電池優(yōu)勢
三元鋰離子電池最大優(yōu)勢在于電池儲能密度高，其儲能密度通常在200WH/kg以上，相關(guān)于磷酸鐵鋰的90-120WH/kg,更適合乘用車市場對續(xù)航里程的需求，但是三元鋰離子電池材料分解溫度在200℃左右，它會釋放氧分子，在高溫用途下電解液會迅速燃燒，引發(fā)電池自燃和易爆風(fēng)險，因此它對電池管理要求很高，要做好過充保護(OVP)、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）和過流保護（OCP）等，因此三元鋰離子電池雖在我國純電動汽車乘用市場裝機比例高達76%，但是在電動大巴裝機量卻僅為27.6%，相反磷酸鐵鋰達到了64.9%。
4、特斯拉為何改用21700？
特斯拉采用的18650和2170號電池都屬于三元鋰離子電池，18650代表的是直徑18mm、長度65mm的圓柱形電池，2170號電池代表的則是直徑21mm、長度70mm的圓柱形電池，特斯拉18650號電池由于體積受限，無法通過工藝控制和原材料角度提高能量密度，降低電池成本，因而增大體積的2170號電池就成了必然選擇，在Model3率先使用后，ModelS和ModelX有望隨后進行更換。
