揭特斯拉電池的秘密：如何增加電量

最近，特斯拉的100kWh車型通過了歐盟認證機構RDW的評估。這意味著S/X 100D型號即將問世！

其理論巡航里程將達到613公里（基于NEDC標準）。

根據歐盟規定，所有在歐盟成員國上市銷售的車型都必須經過其授權機構的認證。RDW是一家受特斯拉委托的荷蘭公司，經過認證后，可以獲得在歐盟銷售的許可。讓我們探索一下，這個100kWh是如何實現的？

埃隆·馬斯克曾表示，特斯拉的電池壽命（功率）將以每年5%的速度增長。從目前電池組的迭代來看，這個目標基本上已經實現了。除了60kWh的入門級配置外，70kWh和85kWh分別升級為75kWh和90kWh。

很快，100kWh和120kWh的電池組也將進入可選列表。目前，60kWh仍然作為乞丐版配置存在，以促進特斯拉的銷量。告訴這個故事的真正內容是70千瓦時和85千瓦時分別增加了5千瓦時的功率。

有一點是肯定的，那就是電池組的結構在電池容量增加的過程中沒有改變。內部電池模塊的編號沒有改變。讓我們簡單看看特斯拉電池組的內部結構。

60kWh有14個電池組，每個電池組包含384個電池，總共5376個電池。85kWh由16個電池組組成，每個電池組包含444個電池，共計7102個電池。

后來，70kWh實際上是一個75kWh的電池組，受到軟件的限制。額外的5kWh最初是作為價值3000美元的可選套餐提供給車主的。只要通過OTA軟件進行更新，70D就可以變成75D。

那么問題來了，75千瓦時的電池組是怎么來的呢？關于這個問題，特斯拉官方沒有給出技術解釋。根據筆者的判斷，75kWh實際上是一個85kWh的電池組，減少了兩個電池組。在85kWh的電池中，每個電池組的容量為5.3kWh，14個這樣的電池組為74.2kWh。

這是70kWh、75kWh和85kWh之間的關系。至于60kWh，這只是一個設置為降低進入閾值的配置。那么，90千瓦時是怎么來的呢？

從85千瓦時到90千瓦時，再增加5千瓦時。有多余的電池組嗎？在85kWh的電池組結構中，不再能夠堆疊電池組。唯一的可能性是更換新電池。當然，它仍然使用18650個電池，但化學材料已經進行了調整，以增加能量密度。

在這個過程中，特斯拉在電池單元的石墨陽極中添加了少量的硅，從而提高了電池單元的能量密度。

在陽極中添加硅已被認為是提高電池領域能量密度的一種方法。為了避免電池組不斷疊加導致電池組質量過高，特斯拉只能專注于開發高能量密度的電池。然而，對于三元鋰離子電池來說，通過硅來提高能量密度遠非易事。

其基本原理是，在石墨陽極中加入硅后，硅原子的結構可以容納比石墨更多的鋰離子，這導致陽極吸收鋰離子的能力增強。在單個充放電循環中，陽極中的鋰離子越多，能量密度就越大。

然而，在完全吸收鋰離子后，硅的體積會膨脹300%，這比石墨吸收鋰離子7%后的膨脹率要大得多。這種重復的體積變化會導致固體電極變得“柔軟”，容易塌陷。通過這種方式，電池的循環壽命將會縮短。

另一個因素是，硅陽極在充放電過程中的膨脹/收縮特性會破壞鋰電池電解質SEI膜的形成。該膜是在鋰電池的第一次循環期間形成的，它對陽極材料具有保護作用，并且可以防止材料結構坍塌。

基于上述原因，雖然使用硅作為陽極可以顯著提高能量密度，但同時也伴隨著副作用，最終會導致電池壽命縮短。因此，特斯拉的計劃是逐步在石墨陽極中添加少量硅，以在能量密度和循環壽命之間找到平衡。

眾所周知，特斯拉使用的18650電池是由松下公司生產的。隨著雙方合作的深入，特斯拉也在開發新型圓柱形電池。Model 3正式投產后，新的21700電池將取代18650，成為新的電池。

2……

00電池仍然是三元鋰電池，正極材料是鋁酸鎳鈷鋰（NCA）。這種圓柱形三元電池是目前能量密度最高的動力電池解決方案。與方形電池相比，這種電池能量密度高，但穩定性差，需要出色的BMS（電池管理系統）支持。

特斯拉最早的Roadster使用了松下的NCR18650A電池，額定電壓為3.6V，容量為3.1Ah。之前的85kWh電池組使用的是額定電壓為3.6 V、容量為3.1ahNCR18650B電池。

90kWh的電池型號未知，但不應該由松下直接提供，而是特斯拉和松下為特斯拉車型聯合開發的定制電池。目前，松下公司生產的18650節電池中，NCR18650G是容量最高的型號，達到3.6Ah。根據這一計算，85kWh電池組中的7102節電池被G型電池取代，正好是90kWh。

因此，在90kWh的電池組中，電池單元有可能是NCR18650G；在85kWh的電池組中，電池芯為NCR18650B。簡而言之，在電池數量不變（電池組結構不變）的情況下，只有將單個電池的容量提高到3.6Ah，才能保證90kWh的功率。

要實現100kWh，有兩種方案：一種是再疊加兩個電池組，按照每個電池組5.3kWh的容量計算，只能獲得100kWh；第二個是用更高的能量密度取代電池。作者認為后者是最好的方案，也是最有可能的方案。

因為90kWh是基于85kWh的電池結構。這種結構已經在18650電池規格下定型，改變其設計結構的成本非常高。事實上，在電池組中沒有堆疊更多電池組的空間。

如果增加電池組，不僅電池組的質量會提高，而且電池組的冷卻循環系統也會發生變化。因此，提高電池容量是最經濟可行的解決方案。

想象一下，在100kWh的電池組中，在不改變電池組結構的情況下，只有將單個電池的容量提高到3.9Ah，才有可能實現100kWh的容量。因此，作者懷疑特斯拉和松下已經開發出了18650個3.9Ah的電池。這只能歸功于陽極中的硅。最近，特斯拉的100kWh車型通過了歐盟認證機構RDW的評估。這意味著S/X 100D型號即將問世！

其理論巡航里程將達到613公里（基于NEDC標準）。

根據歐盟規定，所有在歐盟成員國上市銷售的車型都必須經過其授權機構的認證。RDW是一家受特斯拉委托的荷蘭公司，經過認證后，可以獲得在歐盟銷售的許可。讓我們探索一下，這個100kWh是如何實現的？

埃隆·馬斯克曾表示，特斯拉的電池壽命（功率）將以每年5%的速度增長。從目前電池組的迭代來看，這個目標基本上已經實現了。除了60kWh的入門級配置外，70kWh和85kWh分別升級為75kWh和90kWh。

很快，100kWh和120kWh的電池組也將進入可選列表。目前，60kWh仍然作為乞丐版配置存在，以促進特斯拉的銷量。告訴這個故事的真正內容是70千瓦時和85千瓦時分別增加了5千瓦時的功率。

有一點是肯定的，那就是電池組的結構在電池容量增加的過程中沒有改變。內部電池模塊的編號沒有改變。讓我們簡單看看特斯拉電池組的內部結構。

60kWh有14個電池組，每個電池組包含384個電池，總共5376個電池。85kWh由16個電池組組成，每個電池組包含444個電池，共計7102個電池。

后來，70kWh實際上是一個75kWh的電池組，受到軟件的限制。額外的5kWh最初是作為價值3000美元的可選套餐提供給車主的。只要通過OTA軟件進行更新，70D就可以變成75D。

那么問題來了，75千瓦時的電池組是怎么來的呢？關于這個問題，特斯拉官方沒有給出技術解釋。根據筆者的判斷，75kWh實際上是一個85kWh的電池組，減少了兩個電池組。在85kWh的電池中，每個電池組的容量為5.3kWh，14個這樣的電池組為74.2kWh。

這是70kWh、75kWh和85kWh之間的關系。至于60kWh，這只是一個設置為降低進入閾值的配置。那么，90千瓦時是怎么來的呢？

從85千瓦時到90千瓦時，再增加5千瓦時。有多余的電池組嗎？在85kWh的電池組結構中，不再能夠堆疊電池組。唯一的可能性是更換新電池。當然，它仍然使用18650個電池，但化學材料已經進行了調整，以增加能量密度。

在這個過程中，特斯拉在電池單元的石墨陽極中添加了少量的硅，從而提高了電池單元的能量密度。

在陽極中添加硅已被認為是提高電池領域能量密度的一種方法。為了避免電池組不斷疊加導致電池組質量過高，特斯拉只能專注于開發高能量密度的電池。然而，對于三元鋰離子電池來說，通過硅來提高能量密度遠非易事。

其基本原理是，在石墨陽極中加入硅后，硅原子的結構可以容納比石墨更多的鋰離子，這導致陽極吸收鋰離子的能力增強。在單個充放電循環中，陽極中的鋰離子越多，能量密度就越大。

然而，在完全吸收鋰離子后，硅的體積會膨脹300%，這比石墨吸收鋰離子7%后的膨脹率要大得多。這種重復的體積變化會導致固體電極變得“柔軟”，容易塌陷。通過這種方式，電池的循環壽命將會縮短。

另一個因素是，硅陽極在充放電過程中的膨脹/收縮特性會破壞鋰電池電解質SEI膜的形成。該膜是在鋰電池的第一次循環期間形成的，它對陽極材料具有保護作用，并且可以防止材料結構坍塌。

基于上述原因，雖然使用硅作為陽極可以顯著提高能量密度，但同時也伴隨著副作用，最終會導致電池壽命縮短。因此，特斯拉的計劃是逐步在石墨陽極中添加少量硅，以在能量密度和循環壽命之間找到平衡。

眾所周知，特斯拉使用的18650電池是由松下公司生產的。隨著雙方合作的深入，特斯拉也在開發新型圓柱形電池。Model 3正式投產后，新的21700電池將取代18650，成為新的電池。

2……

00電池仍然是三元鋰電池，正極材料是鋁酸鎳鈷鋰（NCA）。這種圓柱形三元電池是目前能量密度最高的動力電池解決方案。與方形電池相比，這種電池能量密度高，但穩定性差，需要出色的BMS（電池管理系統）支持。

特斯拉最早的Roadster使用了松下的NCR18650A電池，額定電壓為3.6V，容量為3.1Ah。之前的85kWh電池組使用的是額定電壓為3.6 V、容量為3.1ahNCR18650B電池。

90kWh的電池型號未知，但不應該由松下直接提供，而是特斯拉和松下為特斯拉車型聯合開發的定制電池。目前，松下公司生產的18650節電池中，NCR18650G是容量最高的型號，達到3.6Ah。根據這一計算，85kWh電池組中的7102節電池被G型電池取代，正好是90kWh。

因此，在90kWh的電池組中，電池單元有可能是NCR18650G；在85kWh的電池組中，電池芯為NCR18650B。簡而言之，在電池數量不變（電池組結構不變）的情況下，只有將單個電池的容量提高到3.6Ah，才能保證90kWh的功率。

要實現100kWh，有兩種方案：一種是再疊加兩個電池組，按照每個電池組5.3kWh的容量計算，只能獲得100kWh；第二個是用更高的能量密度取代電池。作者認為后者是最好的方案，也是最有可能的方案。

因為90kWh是基于85kWh的電池結構。這種結構已經在18650電池規格下定型，改變其設計結構的成本非常高。事實上，在電池組中沒有堆疊更多電池組的空間。

如果增加電池組，不僅電池組的質量會提高，而且電池組的冷卻循環系統也會發生變化。因此，提高電池容量是最經濟可行的解決方案。

想象一下，在100kWh的電池組中，在不改變電池組結構的情況下，只有將單個電池的容量提高到3.9Ah，才有可能實現100kWh的容量。因此，作者懷疑特斯拉和松下已經開發出了18650個3.9Ah的電池。這只能歸功于陽極中的硅。

標簽：特斯拉Model SModel 3

汽車資訊熱門資訊