鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1894次 | 2020年11月03日
18650鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)詳解
18650是指電池的外形規(guī)格,是SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(yīng)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(yàn),使得產(chǎn)出的18650電池的一致性、安全性都達(dá)到了非常高的水準(zhǔn)。
相比之下,層疊式鋰離子電池遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)不到18650電池的水準(zhǔn)。假如電池的一致性達(dá)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(yīng)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(shí)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(yīng)該更低一些。即使單體電池?cái)?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?yàn)槿债a(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(dāng)?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(shí)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(fēng)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(shí)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(yīng)當(dāng)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(shí)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(fù)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(fù)雜,由此額外新增的重量會使得電池組的能量密度遠(yuǎn)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。