為什么電動(dòng)汽車用18650電池串聯(lián)并聯(lián)?串聯(lián)和并聯(lián)的意義是什么?
目前18650動(dòng)力型電池通過串并聯(lián)主要用于電動(dòng)自行車,電摩及限速60碼的低端電動(dòng)汽車上。國(guó)產(chǎn)高端電動(dòng)汽車目前多采用寧德時(shí)代方塊形磷酸鐵鋰鋰電池。
低端車采用18650動(dòng)力電池首先是成本原因,比如48伏20鋰電池大約一千二三百左右就能買到了。圓筒型動(dòng)力電池還有32650.26650等多種型號(hào)。但最終發(fā)現(xiàn)體積越大性能越差。18指直徑18毫米,65指長(zhǎng)度65毫米,圓筒型體積大除了性能不好外,拼裝空隙也大,浪費(fèi)空間。
主要是18650這款電池上市時(shí)間很久了,在筆記本等場(chǎng)合一直使用,比較穩(wěn)定可靠呢,圓柱體電池的物理尺寸增加不止提升能量密度,同時(shí)會(huì)降低循環(huán)壽命和倍率等性能。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),容量每提升10%,電池循環(huán)壽命大約會(huì)降低了20%;充放電倍率降低30-40%;同時(shí)電池也會(huì)有20%左右的溫升,所以一般不能隨便加大電池單體的體積的,會(huì)碰到很多問題哦,
不過,技術(shù)是在進(jìn)步的,2170新型電池已經(jīng)在特斯拉Gigafactory 1正式投產(chǎn)了,這是目前可量產(chǎn)的圓柱電芯中能量密度最高而且成本最低的產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)很多廠家也紛紛跟進(jìn)投產(chǎn)這款大點(diǎn)的鋰電池了。18650其實(shí)指的是指電池的外形規(guī)格,當(dāng)初是日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)電池型號(hào),其中18代表了直徑為18mm,而65表示長(zhǎng)度為65mm,0表示的是圓柱形電池。18650電池原來指鎳氫電池和鋰離子電池,但是鎳氫電池現(xiàn)在比較少用,因此現(xiàn)在多指鋰離子電池。18650鋰離子電池單節(jié)標(biāo)稱電壓一般為3.6V 或者3.7V;最小放電終止電壓一般為2.5到2.75V。常見容量為1200到3300mAh。
1.串聯(lián)的意義
電機(jī)的功率是一定的,所以當(dāng)電壓越高的時(shí)候,所需要的電流就要求越少,這對(duì)電池放電的倍率要求就降低了,一來減少電池過度放電,二來降低電池放電時(shí)產(chǎn)生的熱量。
而且電流小的情況下,對(duì)于導(dǎo)線和控制器來說,負(fù)擔(dān)也算是減輕了。
2.并聯(lián)的意義
當(dāng)一組電池串聯(lián)后,電流是比較少,所以需要并聯(lián)多個(gè)【已串聯(lián)的電池組】來增加電流,因?yàn)樵诩铀俚倪^程中需要足夠大的電流來驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)力。
另外一點(diǎn)是,不是串聯(lián)的數(shù)量越多越好的,萬一其中一枚電池不給力,就會(huì)連累整組拉下效率,所以電池串聯(lián)也不止是單枚串聯(lián),有可能是雙并或者三并后串聯(lián)十來塊組成一個(gè)大電池組,然后這個(gè)大電池組兩進(jìn)行并聯(lián)。
總的來說,18650電池的單體容量相對(duì)小,所需的單體數(shù)量會(huì)很多(比如Model S有7104只),但是一致性非常好;層疊式電池的容量雖然可以做得較大(20 Ah到60 Ah),單體數(shù)量可以降低,但是一致性比較差。相比之下,現(xiàn)階段很難投入大量的人力物力和電池供應(yīng)商一起去改善層疊式電池的生產(chǎn)工藝。因此,特斯拉在研發(fā)Roadster和Model S的時(shí)候,它的唯一選擇是從市場(chǎng)上去購(gòu)買電池,自行來開發(fā)電池系統(tǒng)。開發(fā)一套管理6000多節(jié)單體一致性很好的電池系統(tǒng)同開發(fā)一套200多節(jié)一致性很差的電池系統(tǒng),相比之下,前者的技術(shù)難度當(dāng)然更低一些。即使單體電池?cái)?shù)目增多了,但是如果這些電池的性能是非??煽康模芾砥饋矸炊菀滓恍?。
出于電池材料性能的限制方面,通過增加體積來提高能量密度來成為企業(yè)重點(diǎn)考慮的對(duì)象;然而,圓柱電池的物理尺寸的增加同時(shí)也會(huì)降低循環(huán)壽命和倍率以及安全性;雖然對(duì)于生產(chǎn)18650電池到企業(yè)而言,產(chǎn)線通用的生產(chǎn)變更成本較低,但一味的增大電池尺寸也不是長(zhǎng)久之計(jì)。在現(xiàn)有條件下,新生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右,比其原來的18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg約提高20%。電池單體電池容量的提升意味著同等能量下所需電芯的數(shù)量會(huì)減少約1/3,如此下來降低了系統(tǒng)管理難度和簡(jiǎn)化金屬結(jié)構(gòu)件等配件數(shù)量,雖然單個(gè)電芯的重量和成本提升了,但是電池系統(tǒng)PACK的重量和成本卻得到了對(duì)應(yīng)的降低。
















