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外媒:特斯拉或用棱柱形电池替代圆柱电池,可降低生产复杂性

2020-03-10 浏览次数:1,319 次 车东西

近日有关特斯拉动力电池的消息不断传播,特斯拉以及电芯供应商对此都没有正面回应,因此,外界也在不断挖掘特斯拉动力电池的秘密。

外媒Evannex认为,2019年,特斯拉采用的圆柱形电芯制造成本已经低于棱柱形、软包电芯,但是特斯拉仍然希望部分车型使用棱柱形电芯。如果使用棱柱形电芯,特斯拉动力电池在制造过程中将减少一个步骤,未来还有可能降低制造成本。

外媒:特斯拉或用棱柱形电池替代圆柱电池,可降低生产复杂性

▲外媒Evannex的报道

一、圆柱形电池成本5年来大幅降低 每千瓦时成本比棱柱形还低300多人民币

今年2月10日,据外媒CNBC报道,专门研究动力电池的咨询公司Cairn Energy的调查报告显示,圆柱形电芯的生产成本已经大幅下降,这改变了人们的刻版印象。

Cairn Energy表示,2019年,圆柱形电芯的成本降至158.27美元/kWh(约合1108元人民币/kWh),与4年前(2015年)相比,圆形电芯的每千瓦时的成本降低了100多美元(约合700多元人民币)。而人们印象中价格原本低廉的棱柱形电芯和软包电芯,2019年的生产成本都超过200美元/kWh(约合1400元人民币/kWh)。

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▲特斯拉Model S的电池包

Cairn Energy董事总经理Sam Jaffe表示:“由于特斯拉在设计动力电池电池组花费了更长的时间,因此技术和成本上有比较明显的优势。”

目前动力电池行业中,大多数车企和电池厂商都使用圆形电芯、棱柱形电芯和软包电芯三种方案。此前,由于圆柱形电芯生产成本较高,特斯拉也成为业界唯一使用圆柱形电芯做动力电池模组的车企。

如今圆柱形电池制造成本下降,也让更多其他厂商动力电池成本优势基本完全丧失。

而早在2008年,特斯拉就决定在Roadster车型中使用圆柱形电芯,当时人们对此不屑一顾,除了质疑圆柱形电芯的能量密度太小,成本太高,还质疑电动汽车本身的价值。不过,人们的刻板印象目前已经被打破。

二、特斯拉将转用成本更高的棱柱形电池?

特斯拉和供应厂商将圆柱形电芯的成本不断降低,可以说已经刷新了人们的传统观念。不过,特斯拉仍然没有满足,想让电芯成本降到更低,要不然就自己生产电芯。

今年2月3日,当特斯拉与电池供应商宁德时代达成供应协议之后,有关特斯拉为国产Model 3“换电池”的消息就一直不断。此外,特斯拉自建电芯试生产线的消息也基本可以确定。

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▲宁德时代生产的棱柱形电池

据研究机构Benchmark Mineral Intelligence报道,特斯拉将为中国生产的Model 3车型配备棱柱形电芯,这一消息十分反常。难道特斯拉专门使用成本更高的动力电池吗?外媒InsideEVs做了一个形象的比喻:这有点像苹果公司宣布他们将基于Windows开发全新的操作系统。

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▲研究机构Benchmark Mineral Intelligence的报道

另据外媒CleanTechnica报道,由于特斯拉可能使用棱柱形电芯,因此供应商提供的电芯产品可以直接组合成电池包。而此前生产动力电池需要先用电芯组成模组,再组成电池包。

也就是说,如果使用棱柱形电池,特斯拉的动力电池生产步骤将减少一步。

此外,诸多电芯供应商以及特斯拉都已经开始研发将电芯直接组装成电池包的技术。不过,外媒CleanTechnica也表示,这条消息需要后续再次确认核实。

外媒:特斯拉或用棱柱形电池替代圆柱电池,可降低生产复杂性

▲外媒CleanTechnica将宁德时代电池直接“放”在特斯拉Model 3电池包中

因此,电池包组装过程减少一个程序可能是特斯拉做出这项重大转变的原因。

据外媒路透社报道,电池供应商宁德时代将为特斯拉Model 3供应无钴电芯。研究机构Benchmark Mineral Intelligence表示,特斯拉此举将降低动力电池的生产成本。例如,标准续航的特斯拉Model 3能够获得中国政府补贴;在美国,使用NCA三元锂电池将降低25%的Model 3动力电池成本。

三、圆柱形、棱柱形、软包、纽扣电芯各有优劣 成本低寿命长才是关键

特斯拉最初选择圆柱形电芯,目前计划部分转变为棱柱形电芯,实际上关键因素都在于成本、寿命两个方面。目前电池工业常见的四种电芯产品实际上都可以应用于电动汽车,只是各有优劣,厂商也会从成本、寿命两个方面加以考虑。

目前,常见的电芯从外观上看可分为四种,分别是圆形电芯、纽扣电芯、棱柱形电芯、软包电芯。其中,圆形电芯、棱柱形电芯和软包电芯都可以很好应用于电动汽车当中。

1、圆柱形电芯:稳定性高,通常成本较高

从电池进入量产时代,人们就将电芯制造成圆柱形。圆柱形电芯易于制造、结构稳定,即使是内部压力较大,电芯整体也不容易产生形变。因此,圆柱形电芯也成为动力电池模组的组成部分。

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▲圆柱形电芯结构

2、棱柱形电芯:老化会形变,通常成本较低

棱柱形电芯可以直接做成边角规整的形状,常用于人们生活中的电子设备。不过,由于电芯内部材料不断缠绕,一旦电芯出现老化,内部材料发生形变,电芯整体也容易出现膨胀的现象。此外,棱柱形电芯虽然空间利用率高,但是散热效率低,寿命也不如圆柱形电芯,因此只有部分动力电池采用棱柱形电芯制成电池包。

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▲棱柱形电芯结构

3、软包电芯:质量较轻,老化会膨胀

软包电芯常常见于老式手机等移动设备。软包电芯结构简单、质量轻便,且有一定柔性,但是在高温高湿环境下,其寿命会大幅缩短。而且,软包电芯在达到一定循环次数后会发生8%-10%的膨胀。综合来看,软包电芯的缺陷更多。

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▲软包电芯结构

4、纽扣电芯:快充膨胀,慢充过慢

纽扣电芯的形状类似一个硬币,使用非常方便,质量也很轻便。但是,在给纽扣电芯充电时,如果使用快充,纽扣电芯就会快速膨胀,如果使用正常的充电速度,时间通常需要10小时以上。所以,纽扣电芯也不适用于动力电池。

汽车作为工业产品,需要在许多极端环境下稳定运行。目前,大量燃油汽车都可以在高温、高湿、低温、高原等极端环境运行,电动汽车同样需要具备这些条件。因此,目前动力电池行业中,大多数车企和电池厂商都使用圆形电芯、棱柱形电芯和软包电芯三种方案。

结语:特斯拉电池的争论关乎用户体验

特斯拉究竟换不换电池,如果用户体验不减,使用寿命不减,对普通消费者没有任何影响。而最近,特斯拉在自动驾驶芯片“减配”事件中则非常被动,本来宣称将使用性能更强的HW3.0芯片,但是有部分车主仅安装了上一代HW2.5芯片。虽然特斯拉及时回应并承诺更换,但是车主仍对特斯拉这一“减配”行为十分不满。

是否更换动力电池也是如此。如果特斯拉更换了寿命、容量都更差的动力电池,肯定也会造成用户体验的下降,甚至用户的不满。因此,有关特斯拉电池的争论实际上是用户体验之争

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