到底哪种好?通用与特斯拉的电池技术之争

大家都说未来是电动车的天下,可是你知道吗,「电池」才是支撑起未来汽车帝国的根基。没有电池,就像燃油车失去了汽油;那没有好的电池呢?——就像你加了掺水汽油。现在提到电动车,大家就条件反射似的联想起特斯拉。确实,在电池方面,特斯拉做得足够优秀,毕竟管理好 7000 多节 18650 圆柱电池(Model 3 使用 2170 电池),绝对是个「技术活」。不过,特斯拉使用的这种方案,只是目前电动车领域为数不多的几个电池技术流派之一。事实上,我们所谓的「传统整车厂」,在这方面的「造诣」同样很高。他们和特斯拉的技术有什么区别?这篇文章我们以通用为例来进行解读。

为什么是通用?其实在电动车方面他们是有「悠久传统」的,要知道早在上世纪 90 年代,通用就推出了 EV1 电动车,由此也有了那个著名的纪录片《谁杀死了电动车》。从技术发展史上看,通用从铅酸电池、镍氢电池到三元锂电池都玩了个遍,绝对算是现代电动车的开山鼻祖了。

想了解通用现有的电池技术,可以深入剖析一辆刚刚上市的别克 VELITE 5。因为这个基于 EREV 增程型混动技术打造的车辆基本可以代表通用在电池领域的最新技术成果。在这个「看脸」的社会,我们先来看外观。特斯拉 Model S 的电池组是这样的:

别克 VELITE 5 的电池组是这样的:
从上面两张图可以看出:电动车行业老大哥通用做电池,并没有选择柱型电池,而是走了「软包」路线,这是两者最大的区别。一个柱型,一个片状,虽然形状不同,但其中都是三元锂材料,只是各化学元素占比可能略有区别。原因是三元锂电池能量密度相对较高,已是现在动力电池的首选。电池组其实和人类一样,不能太冷,也不能太热。电池组由许多电池单体构成,假如每个单体的温度都不一样,就会影响电池性能的一致性以及 SOC 估计的准确性,轻则影响电池寿命,重则影响车辆安全。所以工程师们就为电池组设计了专属的「温度调节系统」,让电池组始终在最合适的温度下工作。

不过对于特斯拉来说,电池组的温度管理绝对是个「噩梦」,因为他们要面对几千节柱型电池(Model3 使用的是 2170 电池)。

特斯拉的做法是在电池单体之间设置大量冷却液管道,GeekCar 曾见证了一次特斯拉电池组的终极拆解:

通过拆解,我们也发现特斯拉的电池液冷系统其实是没有循环泵的,算是「被动式」冷却系统(看上去有点原始…)。其实从原理上来看,柱型电池本身是不适合做动力电池的,因为散热不太好解决。至于为什么特斯拉一定选择柱型电池,是因为当时特斯拉可选的、技术成熟、能大量供货的只有 18650 电池。(历史遗留问题…)从图中也可以看出,各个电池单体之间除了冷却液管道外,还有绝缘带,防止短路。这也出现另外一个问题,就是一旦发生碰撞,绝缘带损坏,极有可能出现短路、起火。所以特斯拉发生碰撞后,起火的案例不在少数,并且火势都很猛烈:

再来看看通用这边是怎么控制电池温度的,别克 VELITE 5 电池示意图如下:

别克 VELITE 5 的电池包由 96 个电芯串联,然后两个并联一起,一共 192 个电芯,电池包重量为 183Kg,总容量为 18kWh。由于别克 VELITE 5 使用了片状的软包电池,所以在每片电池之间都设计了冷却液管路,呈「三明治」结构。这种片状设计,也就决定了电池单体和冷却液管路之间贴合非常紧密,热传递效率非常高。和特斯拉不同,别克 VELITE 5 的冷却液的流动是可以控制的。在夏天温度过高时,冷却液能用空调系统降温。按照官方的说法,别克 VELITE 5 可适应-30~60 摄氏度的环境,电池组的温度控制达到了±2 度。

有意思的是,仔细观察别克 VELITE 5 和插电混动版凯迪拉克 CT6 你就会发现:这两款车的电池组结构类似,电池组容量只相差 0.4kWh,只是堆积方式有明显不同。

这是因为通用在设计电池组之初,就考虑到了未来在多款车型上的应用。如此一来,工程师就能根据不同车型的车身结构、容量需求等因素,快速设计出合适的电池组。

反观特斯拉,Model S、Model X 和 Model 3 的电池组布置方式一模一样,即电池组当底盘用。其实对于普通用户来说,考虑问题非常实际,比如电池组能量衰减问题。客观来说,任何电池都是有寿命的,会随着循环次数的增多,所能够储存的能量逐渐变少。不过通用曾公布过这么一个数据:20 亿公里。目前,通用汽车的动力电池在全球已经累计了 20 亿公里的行驶里程,没有一例因为电池能量衰减问题而返厂。所以你看,如果你特别在意「续航里程」,别只盯着数字看,电池技术才是本质。

最后再说个研发层面的事儿:和特斯拉与松下合作一样,整车厂也得有电池企业的帮助才行,但是这并不意味着整车厂就可以把关于电池的方方面面都扔给电池企业,事实上,我们前一阵参观位于上海的通用中国前瞻技术研发中心时,就看到了他们的电池测试实验室,在那里,他们会不停的进行实验,来研究诸如不同配方电池的性能表现等课题。小结 其实对于整车厂来说,既然要发展新能源车,那么和三电有关的技术就必须去了解,也就是所谓的「know how」,只有这样才能保证自己在这方面的核心竞争力。从这一点来看,通用已经占得先机…

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