「汽车系列小知识」为什么特斯拉使用圆柱电池,国内使用方形呢?

「汽车系列小知识」为什么特斯拉使用圆柱电池,国内使用方形呢?

大家都知道,目前新能源汽车逐步被大家所接受,而电动汽车的动力电池有很多不同的技术方案。国内厂商,包括比亚迪,宁德时代,国轩高科,中航等都使用方形电芯,而特斯拉却使用圆柱电芯,大家知道是什么因素导致两者采用了不同的技术路线吗?

作为一名汽车工程师,下面大枫车就和大家详细聊聊这个问题,供大家参考。

第一,特斯拉的选择

其实这就要从历史说起,特斯拉最早开始准备造车的时候,就选择了18650电池。当时这款电池主要供应给摄像机和笔记本等数码产品。巨大的市场需求,造就了18650电池成熟且规模庞大的生产线。电池具有成品性能稳定,一致性高,制造成本低等优点,特斯拉的想法是把一颗颗18650电池排列起来,自己在研究一套BMS电池管理系统进行控制,组成一个动力电池包。这样做的好处就是,随便在哪里都能采购到低成本的变形,电池管理技术也掌握在自己手上。

因此在供应链上,特斯拉完全不会受制于某个电池厂商,从此特斯拉在围绕原著电芯优化BMS系统的道路上越走越远,以至于后来推出的21700电池、4680电池特斯拉都能直接衔接上。

当然特斯拉也有方形电芯,近两年上市的毛豆3和y的入门版车型就搭载了由宁德时代提供的磷酸铁锂电池。

特斯拉目前的电池供应体系中,已经成为包括自产+外购的多元供应体系。其中中低续航乘用车主要使用方形磷酸铁锂电池,其中,宁德时代已经大比例供货,比亚迪据有关信息也已经得到特斯拉的定点。

长续航乘用车使用的4680电池将由特斯拉自产、松下、LGES等提供,可以说4680电池也让特斯拉在动力电池领域的竞争力更上一层楼。

第二,国内厂商的选择

既然圆柱电池有那么多优点,你可能会有疑问,国产车为什么使用方形电芯呢?

其实,这也有历史原因,由于早年间还没有新势力造车,绝大部分传统国产车企的新能源汽车基本都是油改电的产物。车企们不会因为机款有改变或者混动车型,专门去研发动力电池和BMS电池管理系统,所以这些车企都是外采动力电池,而且选择直接使用电池制造商提供的BMS系统,毕竟这种方式最为便捷和简单。

而我国电池制造商早期生产的就是方形电芯,配套的电池管理系统全是围绕方形电芯进行研发。方形电芯结构简单,单体容量大,空间利用率高。通常,只需要一两百块电芯就能组成电池包,相比特斯拉那套能同时管理7,000颗电芯的BMS系统研发一套同时管理200块电芯的系统就简单多了。同时,加上前期的技术积累,电池制造商们自然而然地选择了在方形电芯这条路线上继续深耕。

最尴尬的就是,那些靠电池厂提供动力电池解决方案的车企。

  • 想用低成本的圆柱电芯吧,自己又没有特斯拉那样强大的bm系统;
  • 继续跟别人定制电池包吧,成本问题得不到解决,核心技术不在自己手上,眼看着掌握核心技术的车企已经在用CTC和CTB底盘技术,自己只能跟着电池制造商的节奏在使用CTP技术。

在这里也和大家介绍下CTP,CTC,CTB的技术差异,详细内容在之前的文章中已经有讲过,这里就不详细赘述了,感兴趣的小伙伴可以看下。

1.CTP:早期的电动车因为电池技术不够成熟,往往采用“电芯-电池模组-电池包”的封装形式,但采用模组的封装方式需要很多线缆和结构件,会占用电池包的重量和体积,导致能量密度很低,同时由于零部件众多,也直接导致成本和装配复杂度较高,也直接影响到了动力电池的安装一致性,具有很大的安全隐患。为了优化传统封装方式,CTP(Cell To Pack)技术应运而生,动力电池直接由电芯组成电池包,取消模组或采用大模组的形式。标续版特斯拉Model 3即采用了4个来自宁德时代的大模组磷酸铁锂电池,而比亚迪车型则采用无模组的设计。

2.CTC:CTC(Cell to Chassis)主要区别在于取消了电池包上盖板或座舱地板,省掉了一层底板空间。不过不同厂家的处理方式略有不同,比如零跑的CTC方案是取消电池包上盖板,而特斯拉的CTC方案是取消座舱地板。

3.CTB:比亚迪的CTB(英文:Cell to Body)其实和CTC类似,都是将电芯直接安装在底盘或车身里。不过差别在于,CTC还是将电池包当作一个单独需要保护的物体,而比亚迪的CTB是利用刀片电池高安全性和高结构强度的特点,融合进车身的整体设计中。刀片电池的电芯与整个电池包组成类似蜂窝铝的结构,本身就可以起到车身结构件的作用,各有优缺点。最新发布的海豹汽车也是首款搭载最新CTB技术的车型,后续能否成为爆款值得关注。

因此,大家也能发现很多车企都在和动力电池企业开始了合资建厂,一方面了解电池技术,从动力电池企业中学习和积累相关动力电池技术,另一方面,可以确保动力电池的供货稳定性以及成本优势。

最后

如果你要问这两种电池形态哪个好,我只能说,现阶段方形电芯和圆柱电芯相比没有特别明显的优劣之分,宁德时代已经推出CTOP3.0麒麟电池,比亚迪的刀片电池也是方形电池的变形产物,都在能量密度和安全性上有了很大提高。接下来就要看,马斯克在4680上吹过的牛能否实现了。

总结下来,可以看到,我国的新能源汽车产业从政策补贴主导下起步,迈过产业成熟化,正在通过技术创新引领整个产业链的新变局。尽管四月由于受到疫情影响,销售有所下滑,但是五月中下旬后,厂商排产已经基本恢复正常。

那么,如果你有购车计划,你会选择新能源汽车吗?

最后,也希望中国自主品牌企业继续做大做强,技术不断突破,中国加油!

欢迎大家点赞、关注!

大枫车作为汽车工程师,会继续为大家带来最新的汽车咨询分享,如果你对新能源汽车有兴趣,可以评论留言,后续会继续为大家带来新能源相关技术。

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