特斯拉电池新密：如何增加电量.doc

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1、特斯拉电池新密：如何增加电量　　近日，特斯拉的100kWh车型已经通过了欧盟认证机构RDW的评估。这意味，ModelS/X100D车型即将问世！其续航里程理论值将达到613km（基于NEDC标准）。　　按照欧盟规定，在欧盟成员国上市销售的车型，都必须经过其授权机构的认证方可。RDW是特斯拉委托的一家荷兰的公司，经其认证后即可获得在欧盟销售的许可。我们来探究下，这个100kWh是如何做到的？　　　　Elon特斯拉电池新密：如何增加电量　　近日，特斯拉的100kWh车型已经通过了欧盟认证机构RDW的评估。这意味，ModelS/X100D车

2、型即将问世！其续航里程理论值将达到613km（基于NEDC标准）。　　按照欧盟规定，在欧盟成员国上市销售的车型，都必须经过其授权机构的认证方可。RDW是特斯拉委托的一家荷兰的公司，经其认证后即可获得在欧盟销售的许可。我们来探究下，这个100kWh是如何做到的？　　　　ElonMusk曾经说过，特斯拉的续航（电量）要以每年5%的速度增加。从当前电池组的迭代情况来看，这个目标基本实现。除作为入门级配置的60kWh外，70kWh、85kWh均已分别升级为75kWh和90kWh。　　不久之后，100kWh和120kWh的电池组也将进入选配清单

3、。目前，60kWh仍然作为一个乞丐版配置存在，以促进特斯拉的销量。真正有故事的，是70kWh和85kWh，是如何各增加5kWh电量的。　　有一点可以肯定，那就是电池组电量增加过程中，其电池组的结构是没有改变的。内部电池包（BatteryModule）的数量也并未发生改变。我们先来简单了解下特斯拉电池组的内部构造。　　60kWh内部有14个电池包，每个电池包内含384个电芯，共计有5376个电芯组成；85kWh由16各电池包组成，每个电池包内含444个电芯，共计7102个电芯组成。　　后来加入的70kWh，实际上是一个75kWh电池组，

4、经过软件限制而来的。多余的5kWh，最初被当做一个价值3000美元的选装包提供给车主。只要通过OTA软件更新，70D就可以变为75D。　　那么问题来了，75kWh电池组是怎么来的？关于这个问题，特斯拉官方并没有做出技术解释。根据作者的判断，75kWh其实是85kWh电池组，减少2个电池包而来的。在85kWh电池中，每个电池包的容量是5.3kWh，14个这样的电池包就是74.2kWh。　　这就是70kWh、75kWh，以及85kWh之间的关系。至于60kWh，这只是一个为了降低准入门槛而设置的配置而已。那么，90kWh又是怎么来的呢？　

5、　从85kWh到90kWh，多了5kWh。是多加了一个电池包吗？在85kWh的电池组结构中，已经无法再叠加电池包。唯一的可能性就是更换了新的电芯。当然，其采用的依然是18650型号的电芯，只不过化学材料有所调整，增加了能量密度。　　在这道工序中，特斯拉将电芯的石墨阳极中，添加了少量的硅，从而提升了电芯的能量密度。　　在阳极中加入硅，已是电池领域公认的可以提升能量密度的办法。为避免不断叠加电池包，而造成的电池组质量过大，特斯拉接下来只能把重点放在研发高能量密度的电芯上。然而，对于三元锂离子电池来说，要想通过硅来增加能量密度，远没有那么简

6、单。　　其基本原理是：在石墨阳极中加入硅后，由于硅原子的结构相比石墨能够容纳更多的锂离子，导致阳极对锂离子的吸纳能力增强。单次充放电循环中，阳极锂离子越多，能量密度也就越大。　　然而，硅在充分吸纳锂离子后，其体积会膨胀300%，比石墨吸纳锂离子后的膨胀率7%要大很多。这种反复的体积变化，会造成固态电极变得“松软”，容易崩离。以此，电池的循环寿命就会降低。　　另外一层因素，是硅阳极由于充放电时的膨胀/伸缩特性，会破坏锂电池电解质SEI膜的形成。这个膜是在锂电池初次循环时所形成的，对于阳极材料有保护作用，可以防止材料结构崩塌。　　基于上述

7、原因，采用硅材料做阳极，虽然能量密度可以显著提升，但也伴随着副作用，最终会导致电池寿命缩短。所以，特斯拉采取的方案是，逐步在石墨阳极中添加少量的硅，在能量密度和循环寿命中寻找平衡点。　　众所周知，特斯拉采用的18650电池是由松下生产的。随着双方合作加深，特斯拉也在研发新的圆柱形电池。在Model3正式投产后，新型21700电池将取代18650，成为新的电芯。　　21700电池依然是三元锂电池，阴极材料是镍钴铝酸锂（NCA）。这种圆柱形三元电池，是目前能量密度最高的动力电池解决方案。相比方块形电池，此类电池虽然能量密度高，但稳定性较差

8、，需要有较为出色的BMS（电池管理系统）支持。　　特斯拉最早的Roadster采用的是松下的NCR18650A型电池，额定电压3.6V，容量3.1Ah。之前的85kWh电池组采用的是NCR18650B型电池，额定电压3.