特斯拉使用圆柱形电池包的原因分析
逍遥萧楠
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2020.01.02
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一、 背景

圆柱形电池(如18650、18500,21700等)分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料不同体系,外壳分为钢壳和聚合物两种,不同材料体系电池有不同的优点。目前,圆柱主要以钢壳圆柱磷酸铁锂电池为主,铁锂电池表现为容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电、电化学稳定性能、使用中安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、工作温度范围宽、对环境友好。广泛应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型上。

方形锂离子电池按外包材料分为铝壳锂电池、钢壳锂电池、软包电池;按正极材料分为钴酸锂磷酸铁锂锰酸锂、锂聚合物。

特斯拉主要使用的为第一种,其它主机厂使用的大多使用方形锂电池。

二、 特斯拉使用圆柱形锂电池原因

下表为圆柱形电池与方形电池对比。注:高-低(强-弱)为差距明显,相对高-相对低(相对强-相对弱)为差距不大。

综上,两种电池各有优势,考虑国内政策(补贴)、市场、企业成本和设计灵活性,未来国内发展方向仍然为方形电池(软包方向),主要原因为方形电池系统能量密度相对较高,可以得到国家补贴较多,并且设计灵活。

笔者认为特斯拉选择圆形电池有三个原因。

一个是本身性价比较高,考虑圆柱形电池单体容量、标准化、一致性、安全性和成本等自身优势,考虑整体研发投入,特斯拉使用圆柱形电池性价比较高,可能这也是特斯拉开始就选择圆形电池的原因。

另一个是其自身平台车型设计合理,圆形电池包与车身配合已经成熟,同时对于圆形电池包管理的技术已经有了很多沉淀,其通过自身设计弥补了圆柱形电池的不足,例如车身布局设计弥补了电池包体积较大以及外形较难定制问题;通过自有电池热管理系统设计弥补了散热问题。因此后续一直使用圆形电池。

再次,虽然方形电池系统能量密度相对高,但特斯拉在中国市场没有电池补贴,其本身就是相对高端电动车型,因此不用专门为中国市场投入大量研发经费用于研发方形电池用以获得中国补贴。

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