早在去年马斯克公布Model 3 使用的电池组时,我们就知道特斯拉采用了其公司最新的电池配比技术,淘汰了松下18650 电池,改用21700 新型电池,这些电池是在内华达州的“Gigafactory”工厂生产的。 ”。
两者都是圆柱形锂电池。新型21700电池的规格为直径21毫米、长度70毫米,在理论上限方面比18650型(直径18毫米、长度65毫米)更有优势。为此,21700锂电池首次在Model 3上使用。
一、21700电池的优点
优势方面,相比18650,21700主要在能量密度、成本、轻量化三个方面进行了改进。这三项改进让Model 3听起来更加“飒爽”。我们来一点点分析:
1)能量密度提升20%以上
21700电池的能量密度优于18650电池。从特斯拉披露的信息来看,目前条件下,其21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右,比其原有18650电池系统的250Wh/kg高出约20%。从松下动力锂电芯的测试数据来看,其21700电芯的体积能量密度远高于18650电芯。单体电池能量密度的提升远高于分组后20%的提升。
2)电池系统成本下降约9%
锂电池大数据根据特斯拉披露的电池价格信息,21700动力锂电池系统的价格预计为170美元/KWh。与18650美元185美元/千瓦时的价格相比,价格降幅可达8.1%左右。 18650的系统成本约为171美元/KWh。改用21700后,系统成本可降低约9%,达到155美元/KWh。
单机容量增加后,PACK所需的配件数量也减少了同比例,从而降低了PACK的成本。从18650型号切换到21700型号后,单节电池容量可达3~4.8Ah,大幅提升35%。同等能量所需电池数量可减少约1/3。 Tesla Models电动汽车采用7104节18650电池串并联组成电池组。在新款Models 3上,使用21700后,电芯数量将大幅减少。在降低系统管理难度的同时,电池组中使用的金属结构件、导电连接器等配件的数量也会相应减少。特斯拉的Pack成本约占系统总成本的24%,电池组成本预计将大幅下降。
值得一提的是,特斯拉并没有将Model 3 的电池设计成易于更换。看来特斯拉将彻底放弃电池更换计划,这也与成本密切相关。
3)轻量化降低10%
采用新型21700电池后,系统可较现有电池减少10%的组件和重量,从而进一步减轻电池组的重量,部分提高整车的能量密度。
Model 3共有四种配置,分别是:50、65、80、P80D。这些数字对应于所加载电池的总容量。电池容量对应不同的续航里程(EPA测试):357公里、454公里、550公里和539公里。但就整备质量而言,它们分别为1650公斤、1725公斤、1800公斤和1925公斤。作为一款外形尺寸(4694/1849/1443mm)与宝马3系(1540kg~1650kg)相当的车型,它还是重了不少。
此外,特斯拉还添加了一些其他巧妙的设计,以减轻重量和成本。例如,它消除了外部电池组加热器,仅使用汽车动力系统提供的热量来加热电池,即使汽车停止时也是如此。这是因为电池需要在适中的温度下运行才能保持其最佳性能,这意味着它们需要在过热时冷却,在寒冷天气时加热。
2.21700电池“黑匣子”
所谓“黑匣子”,是指从用户的角度来看一个设备或产品时,不关心它的内部结构和原理,而只关心它的功能以及如何使用这些功能。那我们就从用户的角度来看看21700的情况吧!
1)下游市场是否接受变化?
电池公司生产哪种类型的电池受多种因素影响。目前新能源汽车行业强调的“前向研发”要求从功能角度来设计结构,这也决定了电池型号和规格必须从使用中衍生。因此,是否更换电池型号主要取决于下游市场。
“18650适应性强,除了电动汽车外,还可以应用于3C数码、无人机、电动工具等其他领域。但对于21700来说,目前还没有有效的产业链来消化这些电池,这无疑会增加成本”。
2)设备和工艺是否令人满意?
21700电池的生产设备和生产技术非一日之功。布局取决于电池厂商的竞争策略。
电池成本的降低取决于产量和良率。起点研究(SPIR)的数据显示,松下、三星SDI的18650电池良率普遍在98%以上,国内良率普遍在95%以上,但这仍然意味着B级会更多需要处理的电池。这对于21700来说是一个严峻的挑战。
3)政策支持吗?
除了市场需求不明确、电池企业制造工艺不足之外,国家有关电池尺寸标准的相关政策也对国内电池尺寸的选择产生重大影响。
在工信部制定的《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》草案中,推荐的圆柱电池型号只有18650和32650,一旦统一,将对其他电池类型不利。如果没有国家电池尺寸标准的明确支持,该类型车型的发展前景不会像看起来那么光明。
3、电池组容量
与之前的Model S 和Model 不同的是,它每小时充电可行驶30 英里(约48.28 公里)。
特斯拉电池组
那么,Model 3的电池容量是多少呢?根据此前EPA官方认证信息,标准版Model 3续航里程为350公里,电池组容量为50kWh,采用2976节2170电池,每31节电池组成一块电池砖。这些电池块分为4个模块,2组模块包含23个电池块,2组模块包含25个电池块。
特斯拉电池组布局图
Model 3长续航版续航里程为500公里,电池组容量为80.5kWh,采用4416节2170电池,每46节电池组成一块电池砖。与标准Model 3 一样,这些电池块分为四个模块。
4、电池衰减率
与任何可充电电池一样,退化是不可避免的。随着充电循环次数的增加,电池中正负极的反应物质会损失,电解液的性能也会下降,导致整个电池的实际功率下降。一般来说,以化学性质比较活跃的锂电池为例,经过500次充电循环后,其电量会衰减至80%左右。
对于Model S/X,特斯拉从未对电池健康状况做出任何承诺。不过,Model 3确实有官方数据,那就是20万公里后仍能维持70%以上的容量。但现实真如特斯拉官方宣称的那么理想吗?
据外媒报道,对数百名特斯拉真实车主的调查显示,行驶10万公里后,Model S/X的电池容量缩水了5%。大多数特斯拉车主在行驶了30 万公里后,电池容量就耗尽了。特斯拉也能保证90%以上的电池容量,80万公里后仍能保持80%以上的水平。而且,频繁的充放电甚至可以减缓衰减。
5.Model 3电池组拆解
近日,国外有机构拆解了Model 3的电池组。今天我们就来看看拆解吧!
将汽车举到支架上
拆卸电池组之前分析车辆
开始拆解电池组
电池组已被移除
分析电池组拆解
电池组整体
总体而言,电池组设计流畅美观。
右边白框是DCDC
中间银白色的一块是高压配电箱
电池模块
橙色线是高压线
拆除高压电线
拆开电池盒盖
拆解电池模块
电池模组特写1
电池模块特写2
电池模块特写3
第一个电池模块已被移除
检查第一个电池模块
电池模组之间的连接方式特写
电池模组拆解后整体特写
电池模组全景图
CMU使用3条Bonding线连接金手指和FPC
电池模组拆解全景图
电池管理系统主板
拆解电池模块
拆解结束
Model 3是特斯拉旗下车型中的新产品,但截至2018年5月28日,该车型仅在美国和加拿大交付,特斯拉已将Model 3在欧洲和亚洲的交付时间推迟至2019年。
毫无疑问,特斯拉现在面临着巨大的压力,毕竟该公司已经多次违背承诺。在最近接受哥伦比亚广播公司采访时,马斯克谈到了公司目前面临的压力:我目前承受着很大的压力,过去几个月事情变得异常困难和令人苦恼。是的,我现在睡在工厂地板上,并不是因为睡在那里很好玩,而是因为睡在那里很糟糕。为此,您对马可的幸福烦恼有何看法?
位于加州弗里蒙特的特斯拉工厂是世界上最先进的汽车工厂之一,拥有530万平方英尺的生产和办公空间,总面积约370英亩。在弗里蒙特市批准特斯拉的扩张计划后,该公司将把工厂规模扩大一倍,达到近1000 万平方英尺,并在未来几年创造数千个新就业岗位。
在特斯拉之前,弗里蒙特工厂在1962 年至1982 年间归通用汽车所有; 1984 年至2009 年间,该工厂归丰田创立的新联合汽车制造公司(NUMMI) 所有。特斯拉于2010年收购了该工厂并对其进行了升级改造。 2012年6月,特斯拉第一辆Model S在工厂下线。为了改变工厂原有黑暗、封闭的环境,特斯拉在工厂内增加了天窗,为工人引入自然光,并在地板上喷涂了白色环氧树脂,创造了一个干净的工作环境。同时,工厂还设有食堂、健身房、健身中心和户外休闲区。
为了实现2018年将产能提升至50万辆的目标,特斯拉正在努力打造全球最自动化的制造系统,并确保大部分功能都经过严格的培训,以满足特斯拉的生产流程。到目前为止,特斯拉弗里蒙特工厂的生产率已经提高了400%,而这个生产率在2017年Model 3投产后将再次提高。弗里蒙特工厂生产的每一辆Model S、Model X和Model 3,以及大部分零部件该车,体现了特斯拉生产技术的最高水平。
加利福尼亚州弗里蒙特特斯拉工厂设施地图
在四大制造环节中,即冲压生产线、车身中心、烤漆中心与组装中心,保守估计有着150余台机器人参与到工作中。在这里,你几乎都看不到人的身影。
全是机器人的组装中心
能完成很多动作的机器人
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用户评论
哇,特斯拉电池技术又突破了!Model 3电池组拆解解读太精彩了!
有6位网友表示赞同!
终于等到Model 3电池技术解析了,期待了解更多电池组细节!
有12位网友表示赞同!
特斯拉Model 3的电池技术真是越来越牛了,期待拆解解读能带来更多惊喜!
有18位网友表示赞同!
对特斯拉电池组拆解解读很感兴趣,想了解一下电池组的具体结构和功能。
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电池技术解读太棒了,期待看到更深入的分析和技术细节!
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Model 3的电池组拆解解读,太期待了!
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特斯拉电池技术真是厉害,拆解解读很精彩!
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特斯拉Model 3电池技术解析,值得期待!
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特斯拉电池组拆解解读,终于等到你!
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Model 3的电池技术,真是一流的!
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期待特斯拉电池技术更进一步!
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