“你是谁?什么成分?”
model 3开始生产已有一年多,网上也有许多资料介绍21700电池的文章。本想系统整理一系列有关model 3电池的文章,但高人太多,实在不需要重复造轮子了。油管博主Two Bit da Vinci的视频做的非常好,所以这个系列就决定截他的图加上自己的文字介绍,做个勤劳的搬运工和解说员。
参考阅读:Model 3电池及BMS技术解析系列
第一部分先说说原材料。
特斯拉在电芯技术中的进步
今天大多数电动车(乘用)的三元路线已基本确定,但三元锂中也有细微差别。特斯拉采用的是NCA(镍钴铝),而其它大多数是NCM(镍钴锰),当然日产Leaf的LMO(锰酸锂)也即将更换为LG化学的NCM电池。许多实际数据都证明了特斯拉的电池能量密度更高、使用寿命更长、充电速度更快,甚至能够支撑Ludicrous Mode。
NCM在能量密度上稍逊,但却在安全性上胜出一筹。
特斯拉的电池技术演变经历了三个阶段:
Stage 1:一代Roadster和一代model S
Stage 2:二代 model S和model X
Stage 3:model 3
Stage 1和Stage 2采用的都是18650电池,所不同的是每辆车电池正极的钴含量由Stage 1的11㎏降到Stage 2的7㎏;负极方面Stage 1时采用的是石墨,而Stage 2时添加了硅材料,就是我们常说的“硅碳负极”。
碳和硅在地壳中的储量都比较丰富,化学性质也相近。
硅基材料具有很高的能量密度,然而却有着在充放电过程中体积膨胀的弱点。碳质负极能量密度较低,但却有较高的稳定性。因此两者结合是很好的平衡。
Stage 3时采用了21700电池,正极钴的含量进一步降低到4.5㎏/台,而负极中硅的比例进一步提升。
原材料价格
全球锂的储量较为丰富,大部分从盐湖卤水提取,但因提取工艺较为复杂,锂电的需求量逐年攀升,价格也节节攀升。
在主流电动车中特斯拉的镍含量是最高的。镍的储量较丰富,在全球的储量分布也相对均匀,因此价格较为低廉。
钴的储量最为稀少,储量分布非常不均匀,全球一半以上的钴矿都集中在非洲的刚果,因此价格非常高。
钴的开采长期以来只不过是类似铜矿开采的副业,但由于三元锂电池需求的激增,迫切需要专门针对电池行业的钴矿开采。
锰的储量比较丰富,价格也很亲民。
下面是不同类型电池的化学元素配比图,左一是特斯拉目前21700电池的图表。最右边是目前一般主流电动车所采用的NCM电池的图表。
铝的储量相当丰富,这一点我们从日常生活中也感觉得到,价格也很便宜。
下面是总价格表,你可以看到钴的价格是镍的10倍,所以就知道特斯拉为何要不断向高镍低钴的方向走,不仅是因为要提高能量密度,降本也是最大原因之一。
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参考阅读:Model 3电池及BMS技术解析系列
原文始发于微信公众号( Astroys )