鉅大LARGE | 點擊量:4616次 | 2020年09月16日
18650電芯的優(yōu)缺點詳解
18650是指電池的外形規(guī)格,是SONY公司當年為了節(jié)省成本而定下的一種標準電池型號,其中18表示直徑為18mm、65表示長度為65mm,0表示為圓柱形。
18650電池原指鎳氫電池和鋰離子電池,由于鎳氫電池現(xiàn)在用得較少,所以現(xiàn)在多指鋰離子電池。18650鋰離子電池單節(jié)標稱電壓一般為3.6V或3.7V;最小放電終止電壓一般為2.5~2.75V。常見容量為1200~3300mAh。
1、有關(guān)一致性
18650電池是最成熟、最穩(wěn)定的鋰離子電池,廣泛應用在電子產(chǎn)品中。多年來,日本廠商在18650電池的生產(chǎn)工藝上積累了大量的相關(guān)經(jīng)驗,使得產(chǎn)出的18650電池的一致性、安全性都達到了非常高的水準。
相比之下,層疊式鋰離子電池遠遠沒有成熟。常見的有方形電池、軟包電池,甚至連尺寸、大小、極耳位置等都不統(tǒng)一。電池廠商所具備的生產(chǎn)工藝也不能滿足條件,大多數(shù)以人為控制為主,電池的一致性達不到18650電池的水準。假如電池的一致性達不到要求,大量電池串、并聯(lián)形成的電池組的管理也將不能讓每個電池的性能更好地發(fā)揮,而18650電芯可以解決這一問題。
總結(jié)來說,18650電池的單體容量小,所需的單體數(shù)量會很多(ModelS有7104只),但是一致性很好;層疊式電池的容量可以做得較大(20Ah~60Ah),單體數(shù)量可以降低,但是一致性差。相比之下,現(xiàn)階段很難投入大量的人力物力與電池供應商一起去改善層疊式電池的生產(chǎn)工藝。因此,在研發(fā)Roadster和ModelS的時候,Tesla的唯一選擇是從市場上去購買電池,自行開發(fā)電池系統(tǒng)。開發(fā)一套管理6000多節(jié)單體一致性很好的電池系統(tǒng)與開發(fā)一套200多節(jié)一致性很差的電池系統(tǒng),相比之下,前者的技術(shù)難度應該更低一些。即使單體電池數(shù)目增多,但是假如這些電池的性能是可靠的,管理起來還是容易一些。微信公眾號:深圳LED商會
比較另一款比較成功的純電動汽車,日產(chǎn)的LEAF,它采用的是層疊式鋰離子電池。這是因為日產(chǎn)與NEC合作多年,電池技術(shù)方面的積累很深厚,在品質(zhì)控制方面有相當?shù)墓α?。LEAF的電池來自AESC--日產(chǎn)與NEC的合資公司。
2、有關(guān)散熱能力
層疊式電池的厚度薄、表面大,均熱、散熱能力都不錯,因此日產(chǎn)LEAF很大膽地采用了被動式熱管理系統(tǒng)(其實就是不管理),由空氣的自然對流將熱量帶走。LEAF從單體,到四節(jié)單體電池兩并兩串組成的電池模塊,再到由48個電池模塊串聯(lián)組成的電池組上沒有任何風扇、冷卻液管道等熱管理系統(tǒng)。
反過來看特斯拉,18650電池的個頭比較小,在正常充放電時單體電池內(nèi)部的溫差也不會太大。但是,6000多個單體電池的溫差也應當保持在不超過5℃的范圍內(nèi),這是一件非常困難的事情。但特斯拉做到了,怎么做到的?特斯拉的電池管理系統(tǒng)(BMS)相比其他電動汽車有什么優(yōu)勢?
如上圖,這些管道是冷卻液的流道,流道均勻分布在電池模組中間,能讓每只電芯能很好地跟水管接觸,這樣每只電芯在冷卻時帶走的熱量也幾乎相同,溫差也就可以有效地控制在很小的范圍內(nèi)。
總結(jié)來說,由于采用了小容量的18650電池,特斯拉的熱管理系統(tǒng)的復雜度是大大新增了。也就是說,假如僅從散熱能力方面考慮,使用小容量的18650電池不是最優(yōu)選擇。
3、有關(guān)能量密度
談到能量密度,我們要先區(qū)分單體電池的能量密度與電池組的能量密度。
就單體電池的能量密度來看,18650電池要高于層疊式鋰離子電池。日產(chǎn)LEAF所用的33Ah鋰離子電池的能量密度是157Wh/kg、GMVolt所用的層疊式電池的能量密度約為150Wh/kg,而Roadster所用的18650電池的能量密度約為211Wh/kg。
但是,18650電池的管理系統(tǒng)更加復雜,由此額外新增的重量會使得電池組的能量密度遠低于單體的能量密度。Roadster的電池組重量是450kg,能量密度是118Wh/kg,而LEAF電池組的重量是225kg,能量密度是107Wh/kg。在電池組方面,兩者的能量密度不相上下。
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