以特斯拉为代表，“5号电池”是新能源汽车的未来？

采办了一辆纯电动车，重达千斤被安装在车辆的底盘位置，又被利剑车身框架牢牢庇护的电池包，是由大量的电池单体通过正负极相连组成的，可您知道电池单体的外形分为哪几类吗？本着学到老活到老的求知态度，今天咱们就来聊聊当下热门电池类型之一的圆柱电池。

　　几千节电池驱动车辆行驶？

　　提起电池这个辞汇，相信大师肯建都不陌生，如今新能源汽车市场常见的有圆柱电池、方形电池和软包电池。圆柱电池是我们平时能经常接触到的电池类型，在遥控器、儿童玩具和无线鼠标等内部，都能看到圆柱电池的身影。

　　但要说特斯拉旗下车型所搭载的电池包，就是由密密层层多达几千节圆柱电池组成的，是不是感受有些匪夷所思呢？虽然可能有些出乎意料，可事实却真的是如此。

　　以特斯拉Model S这款车型为例，在以前电池包容量为85kW·h的版本车型中，其内部就曾填充有约7000多节圆柱电池，不外这些电池和平时我们接触的5号、7号圆柱电池分歧，它是由松下公司生产提供的18650圆柱锂电池（以下简称18650电池）。

　　之所以要使用圆柱锂电池为根本的电池包，是由于这种电池早在1990年就已经被开辟出来，最早它的名字叫LIB(Lithium IonBattery）电池，直译过来也就是锂离子电池。随后索尼公司制订了18650电池的标准，并于1991年正式推出了商用级此外18650电池，装配到自家的摄像机中，直到后来它逐渐被市场认可，成为了电池行业中成熟度高、普及率广的电池类型，在充电宝、笔记本电池等内部就常有它的身影。

　　又由于特斯拉进入纯电动车型市场的时间较早，那时18650电池的各项标准都已经很是成熟，在市场中也有很多电池公司能做到多量量的生产，综合平安、本钱等方面的讲求，特斯拉终极也就将方针锁定在18650电池上了。如今特斯拉除了使用型号为18650、2170的圆柱电池，在未来还计划将型号为4680的圆柱量产装车。

　　但我们要知道圆柱电池并非是锂电池的专利，像镍氢电池、镍镉电池也都有圆柱的设计，我们生活中常见的南孚电池，它就属于是锌锰电池。通俗点来说圆柱电池就是一种包装形式，就像是分歧口胃的包子，牛肉馅、猪肉馅、韭菜鸡蛋馅等等，虽然外面都是一层利剑利剑的面皮，可内部却是酸甜苦辣大有乾坤。

　　一串数字代表了电池的身份？

　　可能细心的朋友已经留意到，为什么要给电池取一串数字的代号呢？除了区分电池的分歧型号外，这串数字还蕴含有电池的根本信息。以18650电池为例，其中的“18”代表的是电池直径为18mm，“65”代表的是电池长度为65mm，“0”则暗示这是一个圆柱电池。

　　从2170、4680的数字信息中可以看出，这两者的直径别离是21mm和46mm，长度别离为70mm和80mm。值得留意的是2170、4680的命名和18650有些分歧，它们简化掉了末尾的“0”，可不要把它们的长度误读为7mm和8mm了。

　　圆柱电池代号的那串数字数值越大，就代表着电池越粗越大，这也就表白其内部的电池容量越大，单节18650、2170、4680的电池容量别离为3100mAh、5000mAh和9000mAh。以使用2170电池的Model 3为例，它的电池包内部包括有4000多节2170电池，相比Model S的7000多节少了快要一半的数量。

　　假如依照圆柱电池的命名逻辑，日常中常见的5号电池的直径一般为14mm，长度为50mm，以后出门买电池可以和商店老板高声说“老板，给我来两节14500电池”，听起来就有种很是专业的范儿。

　　实在除了电池型号的分歧命名，18650、2170和4680三者还有一个配合的种类名称—NCM811。其中的NCM别离代表的是电池的正极材料主要成份是镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)，三者的用量大约成8：1：1的比例，这也是后缀“811”的由来，在这里和大师讲个冷知识，钴(Co)由于资源稀缺的缘故，其价格比黄金（Au）要高很多。

　　一节电池的成功之路！

　　在内部结构方面，圆柱电池的内部主要包括有正极、负极、隔膜、电解液、庇护阀、排气孔等结构，它的生产流程主要有电极制作、卷绕、组装和化成等环节。

　　通俗点来说，圆柱电池就像一份鸡蛋灌饼，在炉子上将面糊摊成圆形后，加入一些葱花、香菜、煎鸡蛋、香肠等配料，终极折叠成形并斩成两段装好交给客户，其中各类配料就是指正负极等结构，摊、斩则、折叠则是指生产流程。

　　值得留意的是，无论是圆柱电池、方形电池还是软包电池，由于电池自己自带的特殊属性，在极寒、极热等情况电池内部的化学反应活性会下降，且电阻会随之升高，内部的膈膜通透能力削弱，所以正极向负极活动的电子也随着变少，终极致使车辆续航里程会随着温度变化有着分歧水平的打折。

　　生产出来的多量量18650电池，经过挑选后的每节良品会依照并联的方式进行组装毗连，之后就像做千层蛋糕似的，多节电池组成电池砖，多个电池砖组成电池片，电池片再进行排序封装，终极几千节18650电池配合组成了电池包。

　　实在使用技术、标准、生产都已经很是成熟的产物，除了斟酌平安、本钱等因素的影响，还拥有避免被卡脖子的风险。就拿18650电池举例来说，像松下、索尼、三星、LG等都具有多量量生产这种电池的能力，因此特斯拉就不必担忧某个供给商忽然要求涨价的可能性。

　　同时，让这些企业依照既定的标准去生产18650电池，或者是2170、4680电池，将电池收购过来后便可以依照自己的需求，使用各类各样的排序方式和封装工艺，让终极的电池包具有多样化属性，以便于和分歧车型进行匹配，这种省时省力的模组化理念早已在各行业被普遍应用了。

　　在平安方面，圆柱电池在充放电时，极耳发生的热量有可能会引发热失控的风险。所谓极耳，它贯串了整个圆柱电池，电池在放电时内部的电子会从正极极耳向负极极耳活动，由于金属具有导电性的同时，还会有着对电流阻碍作用的电阻，所以在电阻的作用下充放电时极耳会发生很多热量，在电池的顶部、底部的突出即是我们肉眼能看到的极耳。

　　实在可以将极耳看做是A点通往B点的一条狭窄道路，道路上的行人、车辆来交往往，人流、车流密度高难免会出现一些交通事故，其中的行人、车辆可以理解为电子，发生的交通事故则是电子从正极流向负极发生的热量。

　　单节圆柱电池发生1份热量，那末电池包内部的几千节就有几千份热量，这些热量积存在一起假如电池治理系统不给力，就有可能造成车辆自燃起火等现象。为了摆脱这一为难的窘境，特斯拉申请了无极耳技术专利，上文提到的4680电池就使用了无极耳技术。

　　失去“耳朵”却实力大增

　　从字面上来看无极耳像是把电池内部的极耳去掉了，事实上来说它是把之前A点通往B点的一条窄路，现在扩充整改成了多条宽阔的大道，道多又宽阔那末行人、车辆的密度会大大下降，发生交通事故的几率也就随之下降了。下降了在充放电时极耳发生热量引发热失控的风险，圆柱电池的平安可谓是“更上一层楼”。

　　除此之外，4680电池还使用了硅负极材料和干电极等技术，这些技术的主要作用是提升电池单体的能量密度，通俗点说也就是让一节电池能够贮存更多的电量。

　　值得一提的是，分歧于18650电池节→砖→片→包的模组化结构，4680电池在CTC（Cell to Chassis）集成技术的根本上，单节电池不再需要复杂的封装，只需将单节4680电池依照顺序正负极相连，以无模组化的形式和利剑车身结构直接融合为一体，这样设计削减了整个电池包的总重量，相对而言提升了车辆的续航里程。

　　在电池的数量方面，由于4680电池相比2170电池有着更大的电池容量，官方称将使用960节4680电池组成的电池包，为特斯拉旗下的车型提供动力源泉，相对Model 3使用了4000多节2170电池来说，其数量已经缩减至千节以内了，这对于后续的治理维护有着很大的益处。

　　从数据上来看，使用2170电池的特斯拉Model 3，它所搭载的电池包能量密度为170Wh/kg，未来使用4680电池组成的电池包，其能量密度也许能到达300Wh/kg。

　　小小电池能活一百年？

　　除了电池容量的问题，电池的循环寿命也是一大重要问题，按照电池类型、电压的分歧，其寿命次数也是不相同的，依照国内汽车行业的标准，电池经过1000次充放电循环后，实在际容量应该大于初始容量的80%。

　　以18650电池为例，它的循环寿命按照电池电压的分歧，一般充放电次数在500~2000次的区间，从参数上看是满足国内标准的。假定搭载18650电池包的特斯拉Model S，守旧点估算它布满电后能行驶400千米，以1000次的充放电循环次数为准，那末电池包的实际使用寿命约为40万千米左右，假如依照1年行驶2万千米的里程计较，大约可以正常使用20年。

　　固然靠官方数据可能信服力还不够，曾经就有过一名德国的特斯拉车主，驾驶一辆在2014年采办的特斯拉Model S，总计实际行驶了100万千米，被收录于《吉尼斯世界记载大全》中，在这场100万千米的行驶里程壮举中，车主曾经更换过3次电池包。

　　如今这辆特斯拉Model S的实际行驶里程已经跨越了160万千米，按照资料显示第一块电池包行驶了约29万千米，第二块属于是特斯拉姑且给车主换的电池包，共行驶了约25万千米，第三块电池包在行驶了约46万千米时，其电池包实际容量仍有初始容量的86%之多，依照如今超160万千米计较的话，第三块电池包已经行驶约有100万千米了。

　　斟酌到这辆车是从2014年起头上路行驶的，间隔现在已经过去了七八年，在这几年的时间里电池技术也在不竭更新迭代，所以现在电池包的寿命要想实际行驶40万千米，从技术层面应该是不难做到的。

　　在电池循环寿命方面，特斯拉在2019年就递交过一项，可以支持车辆行驶100万英里（约160.9万千米）的镍钴铝（NCA）电池专利申请。在今年5月份特斯拉和达尔豪西大学又结合颁发过一篇论文，论文内容的主题是研究一种可以使用100年的新型镍基电池，但从今朝的技术层面来看，由于这种电池的本钱很是高，所以在未来短期的时间内，应该不会将这种电池量产装车。

　　圆柱电池成了“香饽饽”？

　　除了特斯拉今朝在大量使用圆柱电池外，如今德系百年老牌车企公共和宝马也有意想要使用圆柱电池。在今年的7月份，曾获得公共、宝马等企业投资的瑞典电池公司Northvolt，它研发的2170电池未来可能向公共、宝马、沃尔沃等车企供给，有小道消息称这家公司是基于公共的要求才去研发的2170电池。

　　在今年的9月份，有消息称信新一代宝马iX4预计在2026年起头生产，新车将使用全新的Neue Klasse平台，并配套搭载第六代电池系统，更重要的是新一代电池系统使用的电池包可能会由圆柱电池组成。

　　同样在今年的9月份，宝马又官宣和宁德时代合作，将使用宁德时代生产供给的直径为46mm的圆柱电池，这种电池的生产标准则是宝马提出的，而且为了匹配宝马以后全新的纯电动架构，在同一直径下宝马还给出了两种分歧高度的圆柱电池生产标准，这也说了然宝马在未来的纯电动车型可能会多量量使用圆柱电池包。

　　写在最后

　　圆柱电池的发展虽然只有二三十年的历史，但随着新能源汽车的大力发展，它的更新迭代速度也是十分地迅速，从最早的18650系列到现在的4680系列，特斯拉、公共、宝马等车企都相继走向圆柱电池的阵营。在未来的新能源汽车市场，还会有其它车企使用圆柱电池组成的电池包吗？这个问题的答案值得让人期待。