解剖特斯拉动力电池技术

电池作为电动汽车的核心部件之一,如何做到续航里程更长、百公里电耗更低、电池衰减更慢、电池包能量密度更高一直是整个新能源汽车产业聚焦的所在,其中在动力电池方面有着独特性能表现的特斯拉成为行业研究的对象 。日前,在特斯拉举办的“T-talk”线下分享讨论会上,盖世汽车对特斯拉在电池方面的技术布局进行了一番深入了解 。
【解剖特斯拉动力电池技术】首先,在电池的物理基础层面上,比如电芯的正极材料上,特斯拉采用的是能量密度更高的镍钴铝(NCA)材料,且在量产电芯上成功应用了硅碳负极材料,大大提升电芯能量密度;在电池包上,特斯拉创新研发的CTP大模组设计,不但有效提高体积利用率,使相同尺寸托盘可以装入更多电芯,还能提高约5%~10%的电池能量密度,更优化了组装工艺,节省了人力、物力及维修成本 。
据特斯拉相关工作人员介绍,特斯拉采用的大模组设计,电池包中有近百个电芯,每节电芯有2根保险丝与外部链接,如果损坏,保险就会熔断,损坏电芯与其他电芯隔离,成为孤岛,不会影响其他电芯 。“每个模组中有四十多节电芯,一个电芯只占2%左右的能量,如其中一个电芯发生热失控,不会对模组形成影响,更不会影响整个电池包的正常运行 。即便发生最坏的情况,很多模组里分别有电芯损坏,都不会对电池整体带来太大的安全冲击,这也是特斯拉坚持要用小电芯的原因 。”
在冷却方法上,特斯拉将冷却水管均匀分布在电芯周围,这正是小圆柱电芯的优势,通过更大接触面的冷却介质,不但能快速带走电芯热量,控制整个电池温度,进一步提高电池安全可靠性,更能配合特斯拉不断发展的高功率快速充电 。
阻燃设计上,特斯拉不但在电芯之间放置了阻燃材料,在大模组间、电池包和车身之间也同样放置了阻燃材料 。波浪形带状热界面材料最大程度接触每个电芯表面,发生热失控时,能够迅速令模组降温 。而且每个大模组都密封完整,一旦起火,能够有效阻隔热量蔓延,避免波及其他 。
除了阻燃,特斯拉还考虑了排气 。特斯拉电池大模组外侧都带有水平指向车外的排气口,一旦发生热失控,过热气体将迅速排出,以便减小火情影响 。
防水同样是安全性提升的重要一环 。特斯拉电池包采用密封设计,可以有效防止水进入 。万一有巨大水压破坏密封结构,电池还装备有泄洪阀,会在排泄水的同时报警,并且一旦探测发现电池绝缘有问题,就会立刻报警并在必要时切断电池的输出 。


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