鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2018年09月11日
比亞迪特斯拉鋰電池性能全面對(duì)決
有媒體在前幾天放出了兩篇關(guān)于特斯拉電池組部分拆解的文章,特斯拉終極拆解——特斯拉電池組首次大揭秘(一)、特斯拉終極拆解——特斯拉電池組首次大揭秘(二)引起了各大網(wǎng)站的爭(zhēng)相轉(zhuǎn)載,以及電動(dòng)車粉絲們的大量評(píng)論。評(píng)論中不乏專業(yè)人士,以及鋰電池行業(yè)相關(guān)從業(yè)者的身影。
不過(guò)在國(guó)內(nèi)每當(dāng)有人討論到特斯拉的時(shí)候,總有人喜歡拿國(guó)內(nèi)的另一家新能源汽車廠家——比亞迪來(lái)做對(duì)比。
評(píng)論主要分為兩大派,一派力挺特斯拉,另一派則力挺比亞迪。
鑒于大家這么關(guān)心本土車廠,筆者在這里也做下簡(jiǎn)單的分析。在中國(guó)大家最熟悉的兩個(gè)電動(dòng)汽車品牌就是比亞迪和特斯拉,拿兩者做對(duì)比的確有一定的道理。我們選取同樣60kwh左右電量的比亞迪e6和特斯拉ModelS60作對(duì)比。比亞迪e6報(bào)價(jià)30-37萬(wàn),國(guó)內(nèi)到手價(jià)約20-25萬(wàn);TeslaModelS60kWh版本美國(guó)本土報(bào)價(jià)6.24萬(wàn)美元(折合人民幣38萬(wàn)左右),國(guó)內(nèi)到手價(jià)64.8萬(wàn)。
比亞迪e6于2011年10月上市,特斯拉ModelS于2012年6月正式交付。兩者的上市時(shí)間相差半年多,但是特斯拉ModelS上市之前有電動(dòng)跑車Roadster的技術(shù)積累,而比亞迪沒(méi)有。至于外形和內(nèi)飾,就仁者見(jiàn)仁智者見(jiàn)智了,明眼人一看就明白。
比亞迪使用的是磷酸鐵鋰離子電池,特斯拉使用的是鈷酸鋰18650電池。單從電池安全性角度來(lái)說(shuō),比亞迪占優(yōu),論電池容量特斯拉占優(yōu)。比亞迪最大續(xù)航300公里,TeslaModelS60kWh續(xù)航390公里。
對(duì)于電池起火事故的關(guān)注,在整個(gè)網(wǎng)站的評(píng)論中占據(jù)了很大一部分??赐暝u(píng)論,首先不得不佩服中國(guó)網(wǎng)友的國(guó)罵功底,但由此可見(jiàn)大家對(duì)電動(dòng)汽車安全的擔(dān)憂。不過(guò)在整車安全性方面,以我們目前看到的數(shù)據(jù)和結(jié)果,特斯拉做的似乎更完善一些,至少特斯拉沒(méi)有發(fā)生過(guò)一起因?yàn)槠鸹饘?dǎo)致的死亡事故。在之前的文章中相信各位也看到了特斯拉在電池組設(shè)計(jì)這塊,對(duì)安全性較差的鈷酸鋰電池做了嚴(yán)密的安全處理,他們給每節(jié)電池都接上了兩個(gè)保險(xiǎn)絲,從而將電池的安全性提升到了相對(duì)較高的臺(tái)階。總之我們看的是最后的結(jié)果。
除了電池起火,電池衰減也是爭(zhēng)論的重點(diǎn)。據(jù)之前各大汽車媒體的實(shí)測(cè),比亞迪e6出租車在跑了50萬(wàn)公里后還剩80%的電池容量;據(jù)報(bào)告稱Roadster在跑了16萬(wàn)公里后還剩80%-85%的電池容量,ModelS目前還沒(méi)有看到相關(guān)的報(bào)告,不過(guò)實(shí)際衰減應(yīng)該和Roadster接近。對(duì)于數(shù)據(jù)的真實(shí)性在此不做置評(píng),就論電池特性而言,比亞迪使用的磷酸鐵鋰離子電池電池在循環(huán)壽命方面的確比特斯拉使用的鈷酸鋰電池更好。但是比亞迪出租車所在的公司鵬程出租車公司其實(shí)是由深圳巴士集團(tuán)股份有限公司和比亞迪汽車有限公司合辦的,其電池應(yīng)該是由比亞迪的工程師進(jìn)行長(zhǎng)期維護(hù)的。
據(jù)我們了解,目前比亞迪的電池是終身質(zhì)保的,特斯拉是8年不限里程質(zhì)保。就這點(diǎn)看來(lái)比亞迪對(duì)自己電池還是非常有信心的。
何謂18650?
我們?cè)谠u(píng)論中也了解到,不少讀者對(duì)鋰電池相關(guān)的知識(shí)知之甚少。
其中最牛的評(píng)論便是“這電池還沒(méi)南孚好用,一節(jié)更比六節(jié)強(qiáng),特斯拉用完遙控器接著用!”看到這種評(píng)論,筆者不禁啞然,實(shí)在是太逗了。
萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到讀者中竟然還有人分不清18650鋰電池和5號(hào)電池的區(qū)別。同樣的謬誤在郎咸平先生今年錄制的某一期節(jié)目中也存在。所以我們不得不先給各位讀者補(bǔ)充一下基礎(chǔ)知識(shí)。
18650型鋰電池是電子產(chǎn)品中常用的鋰電池,其型號(hào)定義規(guī)則中18指的是電池直徑為18mm,65指的是電池長(zhǎng)度65mm,0指的是圓柱體型電池。平時(shí)生活中常見(jiàn)的還有26650型鋰電池和14500型鋰電池(大小同5號(hào)電池),大號(hào)的甚至還有42120型號(hào)的。
汽車電池保溫
當(dāng)然在讀者中也有一些段位稍高一點(diǎn)的讀者,會(huì)在乎汽車在嚴(yán)寒情況下的工作狀況。
這里我們需要解釋一下,鈷酸鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)放電溫度是-20℃到60℃。所以夏天不用說(shuō),天氣再熱都沒(méi)問(wèn)題。至于低溫情況下是否可行呢?據(jù)知情人士透露Tesla的電池方案在-50℃(冷卻液水乙二醇的冰點(diǎn))以上的環(huán)境下都能正常工作,當(dāng)然這里并不是指在-50℃的環(huán)境下直接啟動(dòng)車輛就上路,而是先要使用抗寒套件對(duì)電池進(jìn)行加熱(這種溫度下哪怕是汽油車也得熱個(gè)半天的車才能上路),將冷卻液加溫后通過(guò)泵傳遞到每一節(jié)電池,當(dāng)電池溫度達(dá)到0~5℃時(shí)(在過(guò)低的溫度下鋰電池耗電極快),就可以開車上路了。
散熱鋁管
在評(píng)論中筆者看到有不少人將圍繞特斯拉的鋁管理解為熱管的,這里筆者得說(shuō)明一下,這個(gè)絕對(duì)不是熱管。
熱管的工作原理是將全封閉的管道內(nèi)部抽成負(fù)壓狀態(tài),充入適量沸點(diǎn)極低的液體,當(dāng)產(chǎn)生溫差時(shí),內(nèi)部液體會(huì)快速蒸發(fā)并帶走熱量,然后在溫度較低端冷凝,再通過(guò)多孔毛細(xì)材料回流,循環(huán)往復(fù)快速帶走熱量。
而特斯拉中圍繞電池的鋁管首先并沒(méi)有抽成真空,其次里面是充滿液體的??梢?jiàn)這個(gè)完全不符合熱管的工作原理。
如果說(shuō)把導(dǎo)熱鋁管換成熱管是否可行呢?答案必須是否定的。首先特斯拉的電池之間并不需要如此高效的導(dǎo)熱能力,試想當(dāng)有一節(jié)電池發(fā)生故障,溫度急劇上升的時(shí)候,電池在熔斷保險(xiǎn)絲之前熱量就被熱管帶走,那這一節(jié)故障的電池就會(huì)帶動(dòng)整個(gè)電池組極速升溫,這是極其危險(xiǎn)的。其次導(dǎo)熱鋁管內(nèi)的液體主要作用是通過(guò)高比熱容的液體對(duì)電池進(jìn)行保溫,防止電池過(guò)熱,而且鋁管與電池之間的絕緣膠也在一定程度上阻隔了鋁管的的導(dǎo)熱效果。再者在嚴(yán)寒環(huán)境下,鋰電池還需要依靠加熱冷卻液來(lái)使電池回升到工作溫度。
綜上所述特斯拉內(nèi)使用的不是熱管,也不可能是熱管。
電池保護(hù)
關(guān)于特斯拉電池保護(hù)部分筆者看到了不少有意思的留言。
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,其實(shí)是這樣的,在去年特斯拉曾有過(guò)幾起汽車在路上遭遇物體撞擊破壞電池保護(hù)殼,從而導(dǎo)致鋰電池起火的事故。雖然沒(méi)有造成人員傷亡,但是還是給特斯拉帶來(lái)了重大的影響。
特斯拉的CEO馬斯克表示,事故后他們收到的關(guān)于ModelS起火事件在全球各個(gè)國(guó)家的頭條數(shù)目甚至比去年美國(guó)20萬(wàn)事故總數(shù)還要多得多。他說(shuō),對(duì)于這種情況,機(jī)載計(jì)算機(jī)會(huì)在火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候警告使用者逃離車輛,即使乘客來(lái)不及逃離,在消防隊(duì)到達(dá)之前,他們?nèi)匀粫?huì)受到安全的保護(hù),因?yàn)殡姵亟M和乘客艙之間的防火墻由鋼和陶瓷材料填充。
當(dāng)然事件還沒(méi)完,自今年3月開始特斯拉生產(chǎn)的所有汽車都將配備一個(gè)三重底部防護(hù)層。第一重是一條空心圓形鋁條,布置在蓄電池的前面,當(dāng)路面有障礙物靠近的時(shí)候,能夠起到改變障礙物行進(jìn)方向防止障礙物靠近蓄電池的作用。此外,該鋁條在一定程度上還能夠吸收障礙物的沖擊。第二重保護(hù)層是一塊鈦板,這種材質(zhì)的保護(hù)板通常只有在特種航天和特種應(yīng)用中才能夠見(jiàn)到,鈦板能夠防止前底部敏感組件被損壞,大多數(shù)障礙物在經(jīng)過(guò)這一層保護(hù)的時(shí)候都會(huì)被偏轉(zhuǎn)或粉碎。至于那些極小個(gè)別仍然完好無(wú)損的碎片,則100%止步于第三重保護(hù)層,也就是有固態(tài)鋁擠壓而成的這一層,通過(guò)該層對(duì)沖擊能量的吸收,障礙物最終無(wú)法影響蓄電池。
雖然不像評(píng)論中說(shuō)的那樣特斯拉的底盤有防彈的防護(hù)罩,但自從這套底部的防護(hù)罩安裝之后,我們暫時(shí)還沒(méi)有再次收到因擊穿底部電池導(dǎo)致的起火事故。
豐田FCV近況:燃料電池“火拼”鋰電池
6月25日,豐田公開了其燃料電池車FCV的設(shè)計(jì)情況,并宣布FCV在日本的銷售將在今年開始,在美國(guó)和歐洲的發(fā)售會(huì)在2015年的夏季,在日本的預(yù)售價(jià)格是700萬(wàn)元,折合人民幣大約在42萬(wàn)元左右,折合美元約為6.8萬(wàn)。
相較于豐田之前所宣稱的價(jià)格不高于5萬(wàn)美元,此次公布的價(jià)格顯得偏高,不過(guò)別忘了,這只是預(yù)售價(jià)格,最終售價(jià)一般會(huì)比預(yù)售價(jià)低。而且,作為一款零排放汽車,政策補(bǔ)貼也同樣不會(huì)少,日本政府已經(jīng)起草了一個(gè)時(shí)間表,通過(guò)補(bǔ)貼和減稅來(lái)支持燃料電池的發(fā)展。
1991年,羅杰·比林期開發(fā)出世界上首個(gè)用于汽車的燃料電池,讓汽車界的眾人“忽聞水上琵琶聲”,而燃料電池車從FCHV-adv概念車、FCV概念車再到FCV量產(chǎn)車,終于千呼萬(wàn)喚始出來(lái)。
約莫從有新能源這個(gè)詞開始,關(guān)于燃料電池和鋰電動(dòng)汽車的發(fā)展方向之爭(zhēng)就沒(méi)有斷過(guò),上至國(guó)家政府的能源戰(zhàn)略,下至老百姓的使用成本,兩者產(chǎn)業(yè)鏈都有待完善,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與成本是共同的敵人,所以兩個(gè)陣營(yíng)里的人都有著各自的堅(jiān)持理由,可謂你是風(fēng)兒我是沙,纏纏綿綿到天涯。
雖然燃料電池和鋰電動(dòng)汽車都是電能取代化學(xué)能的能源戰(zhàn),但是兩種不同的供能方式讓他們有著本質(zhì)的區(qū)別。充電與充氫一比起來(lái),瞬間就接地氣很多。就算一時(shí)建不了充電站,從家用電源里接出個(gè)轉(zhuǎn)換接頭也勉強(qiáng)可以應(yīng)對(duì),但燃料電池車卻不是隨便誰(shuí)都能從家里搬出個(gè)加氫罐子的。
與傳統(tǒng)汽車相比,電動(dòng)車的新零件鋰電池最讓人擔(dān)心的是安全問(wèn)題和壽命問(wèn)題。最重要的是,里程焦慮在短期內(nèi)還是個(gè)不治之癥。而一直以來(lái),燃料電池車最大的短處就是無(wú)圖無(wú)真相,沒(méi)有產(chǎn)品就沒(méi)有最終的說(shuō)服力。雖然羅林解決了燃料電池的跨界問(wèn)題,但不論是氫氣的制備、還是存儲(chǔ),都沒(méi)辦法像電能一樣飛入尋常百姓家。因此,燃料電池汽車不能像鋰電動(dòng)汽車那樣,在有最初的研發(fā)成果之時(shí),就能夠讓消費(fèi)者參與進(jìn)來(lái)。
選定了供電方式的另外一個(gè)壞處就是,沒(méi)辦法向傳統(tǒng)動(dòng)力“妥協(xié)”。鋰電動(dòng)汽車的續(xù)航焦慮癥可以用混合動(dòng)力或者增程的方式來(lái)作為彌補(bǔ),但是在燃料電池車?yán)?,且不說(shuō)有沒(méi)有加入發(fā)動(dòng)機(jī)的空間,一旦有發(fā)動(dòng)機(jī)的存在了,對(duì)于燃料電池車和車企來(lái)說(shuō),那就是明晃晃的自打自臉行為。
所以,豐田年內(nèi)開始銷售燃料電池車堪稱里程碑式事件。FCV的續(xù)航里程在700公里左右,一次充氫的時(shí)間僅為3分鐘,與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相當(dāng),雖然加氫站的建設(shè)依然需要大把資金的投入,但是足夠長(zhǎng)的續(xù)航里程讓加氫站的密度不必過(guò)高,以美國(guó)加州為例,研究認(rèn)為只要68座就能夠解決燃料電池汽車的需求。另外在日本已經(jīng)開發(fā)出了一種移動(dòng)式的加氫站,外觀上看上去是卡車+集裝箱的組合,成本也大大降低。
燃料電池汽車雖然猶抱琵琶半遮面,但豐田的這場(chǎng)發(fā)布會(huì)是個(gè)信號(hào)彈,正式宣告了燃料電池汽車要走上與鋰電動(dòng)汽車對(duì)等的舞臺(tái),從此以后,燃料電池汽車和鋰電動(dòng)汽車共同面臨基礎(chǔ)設(shè)施和政策補(bǔ)貼的角逐,誰(shuí)的建設(shè)速度更快,誰(shuí)的補(bǔ)貼力度更強(qiáng),誰(shuí)就能獲得更大的市場(chǎng)。
燃料電池與鋰離子電池對(duì)比下的優(yōu)勢(shì)與不足
有人在網(wǎng)上詢問(wèn):“燃料電池相對(duì)于鋰離子電池有哪些優(yōu)勢(shì)和不足?”以下回答來(lái)自電池從業(yè)者。
要比較優(yōu)勢(shì)和不足,前提是在相同應(yīng)用目的前提下。
先將燃料電池和鋰電池作為對(duì)象比較不同和相同,然后才可針對(duì)不同的應(yīng)用比較優(yōu)勢(shì)和不足。
不同的工作方式:燃料電池輸入化學(xué)能,輸出電能;鋰電池輸入電能,輸出電能。因之,燃料電池是能量轉(zhuǎn)化裝置,而鋰電池是儲(chǔ)能(電能)裝置。
相同的放電原理:燃料電池和鋰電池對(duì)外輸出電能時(shí)不是熱機(jī)過(guò)程,而是等溫絕熱的電化學(xué)電源過(guò)程,故此效率高。
優(yōu)勢(shì)
1.當(dāng)邊界是地球上的人類社會(huì)時(shí),對(duì)于未來(lái)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的意義,燃料電池>鋰電池:在化石能占絕絕大部分一次能源份額的一二百年內(nèi),如何提高從化石能到消費(fèi)終端有用功的效率,以及如何屏蔽特定的有用功形式與一次能源結(jié)構(gòu)的確定對(duì)應(yīng),關(guān)鍵是能量轉(zhuǎn)化裝置(人們?nèi)菀最惐鹊焦I(yè)革命的蒸汽機(jī)的意義)的變革,而儲(chǔ)能裝置的作用往往是優(yōu)化能量利用的效率。
2.當(dāng)邊界是運(yùn)載工具特別是地面的汽車時(shí),燃料電池驅(qū)動(dòng)比鋰電池驅(qū)動(dòng)更可能成為類似今天的汽車業(yè)態(tài):3分鐘以內(nèi)能量恢復(fù),續(xù)駛里程超過(guò)400公里。化學(xué)反應(yīng)需要氧化劑、還原劑(俗稱燃料)和反應(yīng)場(chǎng)所,燃料電池汽車只需要攜帶兩樣:燃料和反應(yīng)場(chǎng)所——燃料電池;而鋰電池汽車則需三樣都帶,又鋰電池中氧化劑、還原劑存放距離很近(當(dāng)前是靠百微米厚的隔膜)即使不工作也有自放電,再鋰電池為達(dá)成壽命循環(huán)往往淺充淺放,即不能每個(gè)循環(huán)都像傳統(tǒng)汽車那樣將油用干、將油加滿,故此真實(shí)使用時(shí)理論的續(xù)駛里程還要減半。這就是現(xiàn)在的燃料電池汽車有效續(xù)駛里程可達(dá)到600公里以上,而鋰電池汽車有效續(xù)駛里程一般地小于100。燃料電池汽車類似天然氣內(nèi)燃機(jī)汽車,反應(yīng)場(chǎng)所和燃料可以物理隔離,燃料加注實(shí)際是物理過(guò)程,要多快可以多快——只要經(jīng)濟(jì)上覺(jué)得上算,而鋰電池汽車能量恢復(fù)是充電過(guò)程,即電解反應(yīng),需要控制要不然就會(huì)有副反應(yīng)發(fā)生,其燃料加注速度受到技術(shù)進(jìn)展程度的制約。
不足
1.當(dāng)邊界是便攜電子設(shè)備時(shí),燃料電池由于氧化劑、還原劑、反應(yīng)場(chǎng)所分離,其系統(tǒng)集成簡(jiǎn)化的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于已經(jīng)充分集成的鋰電池或者其他種類二次電池;
2.當(dāng)邊界是電網(wǎng)不間斷備份時(shí),2ns的電子設(shè)備要求,燃料電池要把分離在外的氧化劑和還原劑送到電池內(nèi)幾乎是不可能達(dá)成的;
產(chǎn)業(yè)化程度:燃料電池現(xiàn)在沒(méi)有產(chǎn)品制造業(yè);而鋰電池針對(duì)便攜電子設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)電源已經(jīng)形成了批量制造業(yè)。但針對(duì)汽車,兩者都沒(méi)有形成產(chǎn)品制造業(yè),共同的技術(shù)難點(diǎn)在于電化學(xué)反應(yīng)如何適應(yīng)電機(jī)的感性負(fù)載大動(dòng)態(tài)需求。
容易被蠱惑的說(shuō)法:鋰電池汽車因?yàn)楝F(xiàn)在已經(jīng)存在鋰電池工業(yè),會(huì)比燃料電池汽車更容易取代內(nèi)燃機(jī)汽車的歷史地位。道理上的謬誤:產(chǎn)品開發(fā)是從客戶需求出發(fā)的,沒(méi)聽說(shuō)割草機(jī)用的內(nèi)燃機(jī)通過(guò)升級(jí)改造就能成就汽車內(nèi)燃機(jī)的;經(jīng)驗(yàn)上的認(rèn)知:蓄電池汽車,從1900年開始,鋰電池已經(jīng)是第四次浪潮了,好像還是不會(huì)成功在這個(gè)10年,這是件很難的事情。
最讓人憧憬的說(shuō)法:燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)+鋰電池形成電電混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車,可以1)提升2倍效率;2)車輛零排放;3)壽命和成本容易達(dá)成;4)擺脫汽車對(duì)原油資源的單一依賴。