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为什么电动汽车用18650串并联?

 zslyyq1848 2018-05-15

主要是18650这款电池上市时间很久了,在笔记本等场合一直使用,比较稳定可靠呢,圆柱体电池的物理尺寸增加不止提升能量密度,同时会降低循环寿命和倍率等性能。根据经验,容量每提升10%,电池循环寿命大约会降低了20%;充放电倍率降低30-40%;同时电池也会有20%左右的温升,所以一般不能随便加大电池单体的体积的,会碰到很多问题哦,请关注:容济点火器

不过,技术是在进步的,2170新型电池已经在特斯拉Gigafactory 1正式投产了,这是目前可量产的圆柱电芯中能量密度最高而且成本最低的产品,国内很多厂家也纷纷跟进投产这款大点的锂电池了。18650其实指的是指电池的外形规格,当初是日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准电池型号,其中18代表了直径为18mm,而65表示长度为65mm,0表示的是圆柱形电池。18650电池原来指镍氢电池和锂离子电池,但是镍氢电池现在比较少用,因此现在多指锂离子电池。18650锂离子电池单节标称电压一般为3.6V 或者3.7V;最小放电终止电压一般为2.5到2.75V。常见容量为1200到3300mAh。

18650电池是最早和最成熟同时最稳定的锂离子电池,广泛地应用在电子产品中。多年来,日本厂商在18650电池的生产工艺上边积累了大量的经验,使得产出的18650电池的一致性和安全性都达到了非常高的水准。

对比之下,层叠式锂离子电池远远没有成熟起来,常见的有方形电池和软包电池,甚至连尺寸和大小以及极耳位置等都不统一,电池厂商所具备的生产工艺也不能满足这些条件,大多数以人为的控制为主,电池的一致性也达不到18650电池的水准。如果电池的一致性达不到要求了,大量电池串和并联形成的电池组的管理也将不能让每个电池的性能更好地发挥,而18650电芯就可以解决这一问题。

总的来说,18650电池的单体容量相对小,所需的单体数量会很多(比如Model S有7104只),但是一致性非常好;层叠式电池的容量虽然可以做得较大(20 Ah到60 Ah),单体数量可以降低,但是一致性比较差。相比之下,现阶段很难投入大量的人力物力和电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺。因此,特斯拉在研发Roadster和Model S的时候,它的唯一选择是从市场上去购买电池,自行来开发电池系统。开发一套管理6000多节单体一致性很好的电池系统同开发一套200多节一致性很差的电池系统,相比之下,前者的技术难度当然更低一些。即使单体电池数目增多了,但是如果这些电池的性能是非常可靠的,管理起来反而容易一些。

出于电池材料性能的限制方面,通过增加体积来提高能量密度来成为企业重点考虑的对象;然而,圆柱电池的物理尺寸的增加同时也会降低循环寿命和倍率以及安全性;虽然对于生产18650电池到企业而言,产线通用的生产变更成本较低,但一味的增大电池尺寸也不是长久之计。在现有条件下,新生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右,比其原来的18650电池系统的250Wh/kg约提高20%。电池单体电池容量的提升意味着同等能量下所需电芯的数量会减少约1/3,如此下来降低了系统管理难度和简化金属结构件等配件数量,虽然单个电芯的重量和成本提升了,但是电池系统PACK的重量和成本却得到了对应的降低。

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