[汽車之家 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)布的電芯它沒跳票,,終于能上車了。
『前方為搭載4680電池,,后方是搭載2170電池的車架』
話說回來,,特斯拉真是對圓柱電池不離不棄愛的深沉,在國內(nèi)寧德時代和比亞迪大搞811和磷酸鐵鋰方塊電池時,,特斯拉把圓柱電池從1865到2170到4680迭了三代,。當然除了特斯拉外,其他汽車廠商已經(jīng)很少再用圓柱電池了,,也就是嵐圖近期發(fā)了個“琥珀電池”,。
這話不是我瞎說,據(jù)動力電池應用分會數(shù)據(jù)顯示,,2020年中國新能源汽車市場動力電池裝機量約為64GWh,,其中圓柱電池裝僅為9.20GWh,對應市場占比為14.4%,,且大多數(shù)為LG和松下這兩個外資,。那么圓柱電池為何式微?又有何種優(yōu)勢,?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
圓柱電池指的是動力電池的封裝形式,,可簡單理解為電池長啥樣,也算是一種分類電池的方式,。這個大家不要和電池的材料混為一談,,它們都是分類電池的方式,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的,空調(diào)遙控器等使用的5號電池,、7號電池等,,都屬于圓柱電池。理論上講,,你找?guī)兹f個5號電池連在一起,,配個BMS,也不是不能驅(qū)動個特斯拉,。
『寧德時代方形電池』
『軟包電池』
『孚能科技新發(fā)布的軟包電池解決方案』
國內(nèi)乃至世界龍頭寧德時代是方形電池大戶,,每次他們展示電池時,一個個不同大小的方盒子,,以及他家大樓那個造型就能說明問題,;這也使得寧德時代的大部分客戶都配套了方形電池;而另一個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),。而軟包電池則常見于通用旗下的產(chǎn)品上,,供應商方面,孚能科技是軟包電池的愛好者,。
■ 特斯拉唯愛圓柱電池,,原因竟然是……
按照業(yè)內(nèi)普遍說法,特斯拉唯愛圓柱電池的原因,,倒不是圓柱電池有多好的性能,,多高的安全水平,純粹是因為成本低,;并且當時特斯拉這座九層之臺剛起于打地基,,愿意搭理它的供應商比較少。在進入國內(nèi)后,,特斯拉也轉(zhuǎn)投寧德時代方形電池的懷抱,,而方形電池的優(yōu)勢就是方便定制和配套不同的底盤。
『特斯拉的電池包』
『采用方形電池的蔚來的電池包』
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,圓柱電池發(fā)展時間長,、標準化程度高等特點,,也使得其具有低成本的優(yōu)勢,與特斯拉的作風不謀而合,。但同時,,圓柱電池的劣勢也非常明顯,對比下采用方形電池的蔚來的電池包,,可以看到特斯拉的整個電池包是由密密麻麻的圓柱電池拼成的,,在一致性問題上要經(jīng)受頗大的考驗,;同時還影響PACK的設計。此外電池的能量密度也不如方形和軟包,。
■ 4680電池:我變胖了,,也變強了
『各種電池對比,,其中AA為日常常見的5號電池,,AAA為7號』
電動車廠商的終極目標就是魚和熊掌我都要,特斯拉也不例外,,他們改進電池的方向就是低成本+長續(xù)航,。這里先介紹下“4680”是什么意思,這四個數(shù)字表示直徑為46mm,,高為80mm,。4680電池對比上一代2170電池,能看出其在尺寸上更加壯碩,,從纖細的形狀變得更加壯碩,。下面這張圖直觀地反應了上述電池的區(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,,算是劃算的買賣,。輸出功率則是提高了6倍,給車輛帶來的續(xù)航增益為16%,。
『全極耳設計』
但同時,,電池變胖后不得不面對散熱問題,也會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,。極耳這東西大家都見過,5號電池正極那個凸起就是極耳,。所謂“全極耳”就是指不僅那個小凸起,,而是整個圓形面都是極耳�,! �
而極耳的功能是連接和導電,,也就是作為在進行充放電時的接觸點(日常的作用可能是分辨正負極),因此“全極耳”增大了導電面積,,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電池的特斯拉車型』
國內(nèi)比亞迪和寧德時代推廣CTP(Cell To Pack,,無模組,,電芯直接到電池包)時,特斯拉整出了個“CTC”(Cell To Chassis,電池到底盤),。柏林工廠的Model Y的電池包不是放在底盤上,,而是本身成為了底盤的一部分,還承擔了連接前后車身的作用,,甚至座椅都直接放在電池上,。鑒于某些平臺對電動車的訛傳,我們有理由相信,,這套工藝若是引入國內(nèi),,測座椅輻射肯定能風靡許久。
近年來,,特斯拉很少在“車”本身上推陳出新,,反倒在電池、制造工藝,、AI等花邊處造詣頗深,。4680電池搭配“CTC”以及一體壓鑄式車身,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個車身零部件,省錢且高續(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晶瑩剔透的殼子,,看起來像一塊琥珀�,?炊嗔藢幍聲r代白底藍字的直男風電池,,這塊琥珀電池簡直就是清水出芙蓉。
根據(jù)嵐圖的說法,,琥珀電池采用三維隔熱墻技術,,在電池包內(nèi)填充特殊的有機硅復合材料,結(jié)合有機硅聚合物+低密度隔熱材料+阻燃劑,,形成隔熱阻燃絕緣層,,使得每個電芯單元像“琥珀”一樣處于充分包裹中,這個理論有點像防治新冠的單獨隔離政策,。
也就是說,,與特斯拉在電芯本身下功夫相比,嵐圖其實是電芯的搬運工(PACK和模組為自研),,重點在熱管理上下功夫,,這套“琥珀”的重點也并非提升續(xù)航,、降低成本,而是為了嚴防起火,。
至于嵐圖作為一個國產(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,,廠家并沒有做出過多解釋,。
不過同為圓柱電池用戶,在各大供應商搭好4680產(chǎn)線后,,嵐圖估計也能分一杯羹,,用上4680電池,,進而擁有更高的續(xù)航和更低的成本,。
■ 編輯點評
圓柱電池只是動力電池領域小小的一份子,但管中窺豹,,仍可見一斑,。雖然目前電動車的續(xù)航已經(jīng)達到500km以上,似乎能滿足大部分需求,,起火事件也愈發(fā)愈少,。
但廣大汽車廠商和供應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)無鈷電池擺脫原材料控制的同時也能降低成本;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;廣汽集團則結(jié)合高倍率電池和超充,,為消費者提供堪比燃油車的補能體驗,;和蔚來的換電,以及下一代的固態(tài)電池……
可以看到,,我們的電池市場正處于一個百花齊放,,越發(fā)內(nèi)卷的時期,,就算是頂流寧德時代,也無法躺平了掙錢,;就算是已經(jīng)上了火星的特斯拉,,也不敢說自己的4680就是宇宙最強。這樣的的內(nèi)卷無疑是有效內(nèi)卷,,最終也會惠及每一個新能源車消費者,。那么你如何看待圓柱電池乃至整個動力電池產(chǎn)業(yè)?歡迎在評論中暢所欲言�,。ㄎ�/汽車之家/邢月陽)
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