[汽車(chē)之家 資訊] 上周,特斯拉展示了自己的柏林工廠,視頻里看到,4680電芯,這款去年就發(fā)布的電芯它沒(méi)跳票,終于能上車(chē)了。
『前方為搭載4680電池,后方是搭載2170電池的車(chē)架』
話說(shuō)回來(lái),特斯拉真是對(duì)圓柱電池不離不棄愛(ài)的深沉,在國(guó)內(nèi)寧德時(shí)代和比亞迪大搞811和磷酸鐵鋰方塊電池時(shí),特斯拉把圓柱電池從1865到2170到4680迭了三代。當(dāng)然除了特斯拉外,其他汽車(chē)廠商已經(jīng)很少再用圓柱電池了,也就是嵐圖近期發(fā)了個(gè)“琥珀電池”。
這話不是我瞎說(shuō),據(jù)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)數(shù)據(jù)顯示,2020年中國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)動(dòng)力電池裝機(jī)量約為64GWh,其中圓柱電池裝僅為9.20GWh,對(duì)應(yīng)市場(chǎng)占比為14.4%,且大多數(shù)為L(zhǎng)G和松下這兩個(gè)外資。那么圓柱電池為何式微?又有何種優(yōu)勢(shì)?為什么能得到部分廠商的青睞?今天就以特斯拉和嵐圖的電池為例,聊一聊動(dòng)力電池界的“隱形人”——圓柱電池吧。
■ 你我都熟悉的圓柱電池
圓柱電池指的是動(dòng)力電池的封裝形式,可簡(jiǎn)單理解為電池長(zhǎng)啥樣,也算是一種分類(lèi)電池的方式。這個(gè)大家不要和電池的材料混為一談,它們都是分類(lèi)電池的方式,圓柱電池可以是三元鋰的,也可以是磷酸鐵鋰的,也可以是鉛酸的。
按照這種分類(lèi)方式,除圓柱電池外,還有方形電池和軟包電池。而圓柱電池是最常見(jiàn)的,空調(diào)遙控器等使用的5號(hào)電池、7號(hào)電池等,都屬于圓柱電池。理論上講,你找?guī)兹f(wàn)個(gè)5號(hào)電池連在一起,配個(gè)BMS,也不是不能驅(qū)動(dòng)個(gè)特斯拉。
『寧德時(shí)代方形電池』
『軟包電池』
『孚能科技新發(fā)布的軟包電池解決方案』
國(guó)內(nèi)乃至世界龍頭寧德時(shí)代是方形電池大戶,每次他們展示電池時(shí),一個(gè)個(gè)不同大小的方盒子,以及他家大樓那個(gè)造型就能說(shuō)明問(wèn)題;這也使得寧德時(shí)代的大部分客戶都配套了方形電池;而另一個(gè)有代表性的電池廠商——比亞迪的刀片電池也是方形電池(或許稱為“被壓扁的方形電池”更形象)。而軟包電池則常見(jiàn)于通用旗下的產(chǎn)品上,供應(yīng)商方面,孚能科技是軟包電池的愛(ài)好者。
■ 特斯拉唯愛(ài)圓柱電池,原因竟然是……
按照業(yè)內(nèi)普遍說(shuō)法,特斯拉唯愛(ài)圓柱電池的原因,倒不是圓柱電池有多好的性能,多高的安全水平,純粹是因?yàn)槌杀镜停徊⑶耶?dāng)時(shí)特斯拉這座九層之臺(tái)剛起于打地基,愿意搭理它的供應(yīng)商比較少。在進(jìn)入國(guó)內(nèi)后,特斯拉也轉(zhuǎn)投寧德時(shí)代方形電池的懷抱,而方形電池的優(yōu)勢(shì)就是方便定制和配套不同的底盤(pán)。
『特斯拉的電池包』
『采用方形電池的蔚來(lái)的電池包』
鑒于特斯拉的種種喪心病狂的降成本行為,這話可信度頗高。同時(shí),圓柱電池發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點(diǎn),也使得其具有低成本的優(yōu)勢(shì),與特斯拉的作風(fēng)不謀而合。但同時(shí),圓柱電池的劣勢(shì)也非常明顯,對(duì)比下采用方形電池的蔚來(lái)的電池包,可以看到特斯拉的整個(gè)電池包是由密密麻麻的圓柱電池拼成的,在一致性問(wèn)題上要經(jīng)受頗大的考驗(yàn);同時(shí)還影響PACK的設(shè)計(jì)。此外電池的能量密度也不如方形和軟包。
■ 4680電池:我變胖了,也變強(qiáng)了
『各種電池對(duì)比,其中AA為日常常見(jiàn)的5號(hào)電池,AAA為7號(hào)』
電動(dòng)車(chē)廠商的終極目標(biāo)就是魚(yú)和熊掌我都要,特斯拉也不例外,他們改進(jìn)電池的方向就是低成本+長(zhǎng)續(xù)航。這里先介紹下“4680”是什么意思,這四個(gè)數(shù)字表示直徑為46mm,高為80mm。4680電池對(duì)比上一代2170電池,能看出其在尺寸上更加壯碩,從纖細(xì)的形狀變得更加壯碩。下面這張圖直觀地反應(yīng)了上述電池的區(qū)別。
根據(jù)圓柱體的體積和表面積公式,能簡(jiǎn)單算出,4680的電芯相比2170在容量上提升了5倍,用的外殼材料只增加3倍,算是劃算的買(mǎi)賣(mài)。輸出功率則是提高了6倍,給車(chē)輛帶來(lái)的續(xù)航增益為16%。
『全極耳設(shè)計(jì)』
但同時(shí),電池變胖后不得不面對(duì)散熱問(wèn)題,也會(huì)影響特斯拉引以為傲的超充的速度。4680電池使用了全極耳技術(shù)。極耳這東西大家都見(jiàn)過(guò),5號(hào)電池正極那個(gè)凸起就是極耳。所謂“全極耳”就是指不僅那個(gè)小凸起,而是整個(gè)圓形面都是極耳!
而極耳的功能是連接和導(dǎo)電,也就是作為在進(jìn)行充放電時(shí)的接觸點(diǎn)(日常的作用可能是分辨正負(fù)極),因此“全極耳”增大了導(dǎo)電面積,我們知道電阻與橫截面積成反比,因此更大的極耳是有利于電池散熱的。
『搭載4680電池的特斯拉車(chē)型』
國(guó)內(nèi)比亞迪和寧德時(shí)代推廣CTP(Cell To Pack,無(wú)模組,電芯直接到電池包)時(shí),特斯拉整出了個(gè)“CTC”(Cell To Chassis,電池到底盤(pán))。柏林工廠的Model Y的電池包不是放在底盤(pán)上,而是本身成為了底盤(pán)的一部分,還承擔(dān)了連接前后車(chē)身的作用,甚至座椅都直接放在電池上。鑒于某些平臺(tái)對(duì)電動(dòng)車(chē)的訛傳,我們有理由相信,這套工藝若是引入國(guó)內(nèi),測(cè)座椅輻射肯定能風(fēng)靡許久。
近年來(lái),特斯拉很少在“車(chē)”本身上推陳出新,反倒在電池、制造工藝、AI等花邊處造詣?lì)H深。4680電池搭配“CTC”以及一體壓鑄式車(chē)身,三者結(jié)合讓Model Y提升了10%的輕量化程度,14%的續(xù)航,并減少了370個(gè)車(chē)身零部件,省錢(qián)且高續(xù)航即可兼得。
■ 琥珀電池,我愿稱之為電池顏值TOP
嵐圖的琥珀電池本質(zhì)上是三星的2170三元鋰電池,但妙就妙在,嵐圖在外面給它包了個(gè)晶瑩剔透的殼子,看起來(lái)像一塊琥珀?炊嗔藢幍聲r(shí)代白底藍(lán)字的直男風(fēng)電池,這塊琥珀電池簡(jiǎn)直就是清水出芙蓉。
根據(jù)嵐圖的說(shuō)法,琥珀電池采用三維隔熱墻技術(shù),在電池包內(nèi)填充特殊的有機(jī)硅復(fù)合材料,結(jié)合有機(jī)硅聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑,形成隔熱阻燃絕緣層,使得每個(gè)電芯單元像“琥珀”一樣處于充分包裹中,這個(gè)理論有點(diǎn)像防治新冠的單獨(dú)隔離政策。
也就是說(shuō),與特斯拉在電芯本身下功夫相比,嵐圖其實(shí)是電芯的搬運(yùn)工(PACK和模組為自研),重點(diǎn)在熱管理上下功夫,這套“琥珀”的重點(diǎn)也并非提升續(xù)航、降低成本,而是為了嚴(yán)防起火。
至于嵐圖作為一個(gè)國(guó)產(chǎn)高端品牌,為何不用大家都喜歡的方形電池,而另辟蹊徑選擇圓柱電池,廠家并沒(méi)有做出過(guò)多解釋。
不過(guò)同為圓柱電池用戶,在各大供應(yīng)商搭好4680產(chǎn)線后,嵐圖估計(jì)也能分一杯羹,用上4680電池,進(jìn)而擁有更高的續(xù)航和更低的成本。
■ 編輯點(diǎn)評(píng)
圓柱電池只是動(dòng)力電池領(lǐng)域小小的一份子,但管中窺豹,仍可見(jiàn)一斑。雖然目前電動(dòng)車(chē)的續(xù)航已經(jīng)達(dá)到500km以上,似乎能滿足大部分需求,起火事件也愈發(fā)愈少。
但廣大汽車(chē)廠商和供應(yīng)商還是繞著電池大做文章,特斯拉依舊在壓榨鋰電池的性能;寧德時(shí)代創(chuàng)新地提出鈉離子電池,從原材料方面革新,為的是降低成本;還有蜂巢能源,研發(fā)無(wú)鈷電池?cái)[脫原材料控制的同時(shí)也能降低成本;也有如嵐圖等,在熱管理處做文章,專注電池安全,為消費(fèi)者提供滿意的產(chǎn)品;也有比亞迪,在電池的結(jié)構(gòu)、PACK等角度鉆研,旨在提升能量密度,增加續(xù)航;廣汽集團(tuán)則結(jié)合高倍率電池和超充,為消費(fèi)者提供堪比燃油車(chē)的補(bǔ)能體驗(yàn);和蔚來(lái)的換電,以及下一代的固態(tài)電池……
可以看到,我們的電池市場(chǎng)正處于一個(gè)百花齊放,越發(fā)內(nèi)卷的時(shí)期,就算是頂流寧德時(shí)代,也無(wú)法躺平了掙錢(qián);就算是已經(jīng)上了火星的特斯拉,也不敢說(shuō)自己的4680就是宇宙最強(qiáng)。這樣的的內(nèi)卷無(wú)疑是有效內(nèi)卷,最終也會(huì)惠及每一個(gè)新能源車(chē)消費(fèi)者。那么你如何看待圓柱電池乃至整個(gè)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)?歡迎在評(píng)論中暢所欲言。ㄎ/汽車(chē)之家/邢月陽(yáng))
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