鉅大LARGE | 點擊量：2186次 | 2021年04月07日
特斯拉為何改用2170？三元鋰離子電池有什么優(yōu)勢
18650號電池曾是特斯拉的傳奇，如今隨著Model3量產下線，18650號電池歷史使命卻即將終結，特斯拉所有車型可能會全部替換為2170號電池，那么其背后原因是什么？
1、鋰離子電池構成及分類？
鋰離子電池指的是電化學體系中含有鋰的電池，大致可分為鋰金屬電池和鋰離子電池，鋰離子電池由于不含金屬鋰和可充電的屬性得以商用，就外形而言分為圓柱形和方形，重要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜材料四個部分構成。
鋰離子電池因正極材料及負極材料不同而被區(qū)分成不同種類的電池，如常用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等，常用的負極材料石墨碳材料、錫基材料、硅基材料、鈦基材料等，其中鈷酸鋰是大多數鋰離子電池使用的正極材料。
2、鋰離子電池技術方向如何？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
三元鋰離子電池又稱三元聚合物鋰離子電池，它指的以鎳鈷錳三元材料做正極材料，以石墨為負極材料的電池，其以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據實際要調整，這是日韓等電池公司主攻技術方向;磷酸鐵鋰離子電池則是以磷酸鐵鋰為正極材料，石墨為負極材料的電池，這是比亞迪主攻技術方向;鈦酸鋰離子電池則分為兩種，一種是鈦酸鋰作為負極材料，可與錳酸鋰、三元材料及磷酸鐵鋰等正極材料組成鋰離子電池，這是當前珠海銀隆主攻方向，另一種則是鈦酸鋰做正極、與金屬鋰或鋰合金做負極組成鋰離子電池。
3、三元鋰離子電池優(yōu)勢在哪？
三元鋰離子電池最大優(yōu)勢在于電池儲能密度高，其儲能密度通常在200WH/kg以上，相關于磷酸鐵鋰的90-120WH/kg,更適合乘用車市場對續(xù)航里程的需求，但是三元鋰離子電池材料分解溫度在200℃左右，它會釋放氧分子，在高溫用途下電解液會迅速燃燒，引發(fā)電池自燃和易爆風險，因此它對電池管理要求很高，要做好過充保護(OVP)、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）和過流保護（OCP）等，因此三元鋰離子電池雖在我國純電動汽車乘用市場裝機比例高達76%，但是在電動大巴裝機量卻僅為27.6%，相反磷酸鐵鋰達到了64.9%。
4、特斯拉為何改用2170？
特斯拉采用的18650和2170號電池都屬于三元鋰離子電池，18650代表的是直徑18mm、長度65mm的圓柱形電池，2170號電池代表的則是直徑21mm、長度70mm的圓柱形電池，特斯拉18650號電池由于體積受限，無法通過工藝控制和原材料角度提高能量密度，降低電池成本，因而增大體積的2170號電池就成了必然選擇，在Model3率先使用后，ModelS和ModelX有望隨后進行更換。
馬斯克宣稱2170號電池是全球能量密度最高、價格最便宜的電池，其能量密度可高達300WH/kg,相關于18650的233WH/kg,能量密度提高了近20%，但是其電池系統成本為155美元/WH,相關于18650的171/WH,降價幅度有限，離馬斯克預設的目標100美元/WH還有很大差距，但無論如何還是往前走了一步，后續(xù)應該會在電池新材料做創(chuàng)新來降低成本三元聚合物鋰離子電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰離子電池，三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據實際要調整。
安全性是重中之重
三元鋰離子電池的特點是能量密度大，電壓更高，所以同樣重量的電池組電池容量更大，車子跑的距離也就更遠，速度也能更快。但是其弱點在于穩(wěn)點性較差，假如內部短路或是正極材料遇水，都會有明火出現。所以一般18650電池都會有一層鋼殼保護，由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成，所以，雖然特斯拉給電池組進行了全方位的保護，但是在極端的碰撞事故中，起火隱患還是有的。
之所以這樣，原因是兩種材料在到達一定溫度時發(fā)生分解，三元鋰材料會在更低的200度左右發(fā)生分解，而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學反映更加劇烈，會釋放氧分子，在高溫用途下電解液迅速燃燒，發(fā)生連鎖反應。說簡單點，就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。不過要注意的是，我們提到的是材料，而不是已經成為成品的電池。
磷酸鐵鋰離子電池則要穩(wěn)定許多，電池板就算是穿刺、短路也不會爆炸燃燒，遭到350℃的高溫也不會起火（三元鋰離子電池在180-250℃就扛不住了）。所以在安全性能上，磷酸鐵鋰離子電池略勝一籌。
正因為三元鋰材料有這樣的安全隱患，所以廠商也在努力往抑制出現事故的方向走。根據三元鋰材料容易熱解的特性，廠商在過充保護（OVP）、過放保護（UVP）、過溫保護（OTP）、過流保護（OCP）這幾個環(huán)節(jié)上都會下不少的功夫。特斯拉之所以關于安全性有信心，就是因為它有一整套電池管理系統，能夠將活性更高的三元鋰離子電池管理地更好。當然，伴隨著越來越多的電池公司、車企還有專業(yè)的電池管理公司在這個領域的不斷研發(fā)，更多的公司也能做到優(yōu)秀的電池管理，將安全性大大提升。
