特斯拉的fans一直堅定地以為，特斯拉的技藝水準是遙遙優(yōu)先的（不對，這種詞此刻曾經不行隨意用了）。 慣例公司的工程師出去反駁，特斯拉并未你們認為的那末牛。 fans不服，那你們的續(xù)航怎樣無超越特斯拉？ 工程師不愿解釋，卻在私底嘀咕，咱們的能量密度也很高，不過本錢太高沒有人用罷了。 工程師感覺fans啥還不懂，fans感覺工程師皆是老頑固。兩個團體就那么互相標簽化，離多維度地還原事宜的本質這件事越來越遠。 兩邊的對立常在讓咱困惑，為何不行好好交流呢。 越來越多的人問咱這種難題，特斯拉的電池續(xù)航能力到底有多強。三言兩語說不清，不如嘗試著寫一寫吧。自然，咱其實不是不業(yè)余工程師，有不對的位置歡迎指正。 在試著研究這種難題此前，咱們先界定一下這種難題的前提要求，整理幾個根基概念。 1、機動車續(xù)航除了跟電池相關以外，還跟不同工況下的運轉相關。源于后者的難題相比繁雜，今日最重要的來談電池。 2、電池最要緊的功能參數(shù)是能量密度，能量密度有空間能量密度（Wh/L），也有品質能量密度（Wh/千克）。咱們在電池上更多談論的是品質能量密度（Wh/千克），它打算了單位重量的電池所庫存能量的尺寸。 3、電池的能量密度常在指到兩個不同的數(shù)據，一種是電池體系的能量密度，一種是電芯的能量密度。 電芯（Cell）是一種電池體系的最小單元，也有人描畫為單體電池。你了解為單節(jié)電池就行，例如說，一節(jié)五號電池。M 個電芯構成一種模組（Module），N 個模組構成一種電池包（Pack），這便是車用能源電池的根本構造。也有人干脆把電池包叫做電池組。本來便是一種很容易的公式，電池包 = N·模組 = N·（M·電芯）。 4、源于電池包關連到電池終歸的形狀和機動車安排，多數(shù)廠商會抉擇收購電芯，本人來做電池體系。電池體系的能量密度和電芯選型相關，例如圓柱電池由于單個電芯容量小，電池體系構造繁雜，在單個電芯能量密度占優(yōu)勢的前提下，電池體系的能量密度相對會低少許。（結論參考來源麥肯錫的匯報）5、從構造上劃分，電芯最重要的有三種類別，方殼電池（Prismatic），軟包電池（Pouch）和圓柱電池（Cylindrical）。從原資料劃分，電芯有磷酸鐵鋰、鎳鈷錳（NCM）和鎳鈷鋁（NCA）等不同類別，這邊的資料最重要的指的是正極資料。在原資料的作用中，正極資料對電芯的能量密度作用較大。 負極資料普及以石墨為主，日前主流探討方向在探尋硅碳負極的商業(yè)化。 電芯的構造和原資料構成的不同，對電芯的能量密度均有作用。 以上這點內容，咱再把重點總結一下。 在咱們討論電池對機動車續(xù)航路程的作用時，最重要的討論的是電池體系的能量密度和全體重量的構造安排。而電池體系的能量密度最重要的由電芯正負極資料和構造選型打算。 構建了構架上的根基認識以后，咱們此刻可行針對詳細的車型來談細節(jié)了。 咱們由大到小來看。 起首，是電池包的全體構造。 在麥肯錫的匯報中，提議一種很要緊的結論，那便是不同機動車構造上安排的電池體系樣式，對電池體系的能量密度尺寸有要緊作用。 關于這一絲，咱們干脆看圖感觸。 先來看一看在第兩次電動車浪潮里，制造了第一款量產電動車 EV1 的老牌廠家通用。 之下這張圖，從左到右區(qū)別為第一代 Volt ，第二代 Volt ，Spark EV 和全新款的雪佛蘭 Bolt 的電池體系。此中，Volt 為插電混動車型，Spark EV 和 Bolt 是純電動車型，Spark EV 是自 EV1 停產以后通用公布的第一款量產電動車型。來看一下 Spark EV 的電池安排和電池構造。2014 款 Spark EV 用的是磷酸鐵鋰電池，由A123 提供，容量 21.3 kWh 。 2015 款 Spark EV 的電池改用 LG Chem，96 組，每組 2 個電芯，每個電芯 27 Ah ，3.75 V ，一大家都有 192 個電芯，電池容量為 19.44 kWh（192 x 27 Ah x 3.75 V ）。 全個電池體系空間 135 L ，總重 215 千克 ，比老款減重 39 千克 。依據以上數(shù)據計算，2015 款 Spark EV 電池體系空間和品質的能量密度區(qū)別為 144 Wh/L 和 90 Wh/千克 。 電池更換后，兩款車 EPA 準則下的續(xù)航路程均為 132 km 。也便是說，盡管電池容量和重量都降低了，可是新型電池的能量密度提高了，機動車續(xù)航路程維持不變。可是一百多千米的續(xù)航赫然沒很大意義。 要接著提高機動車續(xù)航的話怎樣辦呢。 要么接著提高電芯的能量密度，要么就法子多裝一絲電芯。容易說，要么接著用這種平臺，要么就得改了。 舊平臺改裝（AEP：Adapted Electric Platform）分為兩種類別，一個是鑒于舊平臺的舊設置，一個是鑒于舊平臺的新設置。Spark EV 隸屬前一個，用的是 Ga毫米a II 平臺，雪佛蘭 Bolt 就隸屬后面一個，鑒于 Ga毫米a G2SC 平臺設置。請看，肉眼可視的，電池構造變得愈加平坦，電池空間也增添了，可行裝下更多電芯了。沒錯，雪佛蘭 Bolt 的電芯增添到了 288 個，依舊是 96 組，可是每組增添到 3 個電芯。 電芯由 LG Chem 提供，每個電芯 55 Ah ，3.75 V 。電池容量近 60 kWh （實質是 288  x 55 Ah x 3.75 V = 59.4 kWh）。 電池空間 285 L ，總重 435 千克 ，電池體系的能量密度為 246 Wh/L 和 137 Wh/千克 ，EPA 續(xù)航路程為 383 km 。 可行瞧出，從 Spark EV 到 Bolt ，電芯數(shù)量增添了一半，電池空間增添了 0.7 倍，電池重量增添了一倍，電池體系的能量密度也增添了一半，而機動車續(xù)航路程則增添了兩倍。從新設置后的機動車底盤，更有益于電池體系的布置。除了具備歷史代表意義的通用電動車（特斯拉也以前借鑒過 EV1 的設置）以外，此外一款全世界知名的熱銷電動車是 Nissan Leaf 。 要說 Spark EV 的電池安排盡管局促，但形狀還算平整。到了 Nissan Leaf 身上，原本形狀十分準則的軟包電芯堆疊到一同，被安排出一種不準則形狀，來適應機動車上的座位構造。 一種電池包里，有橫著放的，有豎著放的，簡直逼死強制癥。十足無表現(xiàn)出日本人應有的處女座特點。Nissan Leaf上一代 Nissan Leaf新一代 Nissan Leaf 直在調度，可是電池的形狀和位子卻根本沒甚么浮動。Nissan Leaf 新老款對照 通過剛才 Bolt 電池構造的學習，見到這邊你是非是可行猜一猜，Leaf 的續(xù)航提高可能局限。 對的。 Nissan Leaf 一共用了三種電池，從 24 kWh 到 30 kWh 再到 40 kWh ，電芯數(shù)量始終不變，一直是192 個，EPA 續(xù)航路程從 135 km 提高到 172 km 再到 241 km 。 然則，Bolt 曾經快 400 km 了喂！ 自然，你要換一個準則看的話，數(shù)據看起來仍是可行的。Nissan Leaf 在 JC08 準則下的續(xù)航體現(xiàn) 結論說完了，來看一下詳細數(shù)據。 24 kWh 的電池運用的是 AESC 的錳酸鋰 LMO 電芯，每個電芯 33.1Ah ，3.8 V 。電芯總重量為151.1 千克 ，電芯的能量密度為 317 Wh/L 和 157 Wh/千克 。 30 kWh 的電池用的是鎳鈷錳（NCM）電池，重量比 24kWh 的增重 21 千克 。電芯的能量密度為 396 Wh/L 和 174 Wh/千克 。Nissan Leaf 的電池浮動 到了 2017 款，Nissan Leaf 新加了 40 kWh 的電池，EPA 續(xù)航路程 241 km 。對，此時曾經 2017 年了。 在通用宣稱本人每賣出一臺 Bolt 就損失 9000 美金時，不曉得說日產是省錢好呢仍是省錢好呢仍是省錢好呢。 美國和日本的代表作都看通過了，咱們此刻來看德國。 大眾的 MQB 平臺好多人都很熟悉了，e-Golf 便是 MQB 平臺下的產品。e-Golf 是大眾繼 e-up！以后公布的第二款量產電動車。大眾 e-Golf 大眾 e-Golf 有無有一個熟悉的感受，那種慣例內燃機平臺下誕生的不準則電池構造的尷尬又來了。 e-Golf 的電池在 Volt 的 T 型構造（ T 型構造最早來自于通用EV1 車型）上還加了一對小翅膀，企圖做一絲體積上的掙扎。 然則，數(shù)據顯現(xiàn)，2015 款 e-Golf 的 EPA 續(xù)航路程是 134 km 。 款 e-Golf 用的是松下三洋的方殼電池，電池容量 24.2 kWh ，重 330 千克 。一共 27 個模組，264 個電芯（ 88s3p ) ，每個電芯 25 Ah 。大眾 e-Golf 電池 到了 2017 款，大眾更換了 e-Golf 的電池供給商。全新款 35.8 kWh 的電池來源三星 SDI ，采用的是 37 Ah 電芯，EPA 續(xù)航路程為 201 km 。 依舊長路漫漫。 德國此外全家不行忽視的廠商便是傳說中培育出三星 SDI 和寧德時期兩家重量級電池供給商的寶馬。 終歸講到寶馬 i3 。寶馬 i 系列是最新設置的產物線，從 i3 的電池構造可行見到，十分平整的一種長方體，電池外殼就像一種抽屜一樣，內部裝了 96 個電芯。寶馬 i3 i3 老款電池容量 22 kWh ，EPA 續(xù)航路程僅 130 km ，運用的是 60Ah 電芯。 i3 新型的電芯大小不變，采納了來源三星 SDI的 94 Ah 和 3.7 V 的鎳鈷錳（NCM）電芯，電芯能量密度為 357.4 Wh/L 和 173.9 Wh/千克 。電池總容量為 33 kWh ，EPA 續(xù)航路程提高到 182 km 。 看來，光有構造的平整也沒用，裝不下大電池，便是裝不下。 而奔馳，最早 Smart 和 B-Class 的電能源體系皆是由特斯拉供給的，后來經更換后，構造上無大的改動，篇幅局限就不開展了。奔馳 Smart奔馳 B-Class雷諾 Zoe 瞧完了這點慣例車企的電動車產物以后，咱們最終來看特斯拉的底盤，這種應當是大伙最熟悉的圖了。有一個滿滿一車電池的富有感。特斯拉 Model S特斯拉 Model S 特斯拉有從 60 kWh 到 100 kWh 的不同電池版本。當中進級過一次 18650 的電芯，從每節(jié) 2.9 Ah 進級到 3.1 Ah ，在維持構造不變的根基上，70 kWh 的版本干脆進級到 75 kWh 。 咱們來看一下特斯拉在 EPA 準則下的續(xù)航數(shù)據。截圖里可行見到，以 Model S 為例，特斯拉 EPA 準則的續(xù)航路程掩蓋 300 多到 500 多千米。而在全新推出的 EPA 數(shù)據里可行見到，Model 3 長續(xù)航版的續(xù)航路程也已達到了 499 千米。 從市售產物上來看，十足是碾壓級的勝利。 是以，大眾推出了要塑造最新的電動車 MEB 平臺，MEB 平臺的技藝將在大眾團體內共享。這種平臺長這樣。大眾 MEB 平臺 奔馳最新的電動車平臺 EQ 長這樣。奔馳 EQ 平臺 裝不下大電池的老平臺注定不過過渡。 自然，一種新平臺的塑造常常須要上百億的投入，在電動車還僅是小眾市場時，慣例車企在財務上的保守體現(xiàn)是十分尋常的。這也帶來了特斯拉的機會點和優(yōu)先市場的優(yōu)勢。 市售產物的功能對照，實質相比的是產物層次。 產物，本來是公司概括戰(zhàn)略的表現(xiàn)。要考量市場范圍，品牌定位，還要核算本錢及價值。例如，一種低端品牌，在無品牌溢價的定價能力的前提下，不敢輕易塑造像特斯拉這樣百萬級價位的奢華電動車。 當你定義了本人是未來市場的領導者，仍是跟隨者的時刻，你也同一時間定義下了，你的產物是非是必定要利用全新最佳的技藝。而這一絲，正是科技愛好者最為看重的事宜。 為了更客觀地相比各家產物的差別，此刻咱們談技藝層次，也便是從電池體系要談到電芯了。 從上一種部分的電芯演變，也許你可行注意到，大伙都最初采納鎳鈷錳（NCM）電池了。NCM 是電池的正極資料，依據正極資料劃分，日前主流的電池最重要的有三種類別，磷酸鐵鋰，鎳鈷錳（NCM）和鎳鈷鋁（NCA）。 磷酸鐵鋰電池的平安性更高，能量密度更低，在大巴車上的利用更廣。比亞迪源于押寶在磷酸鐵鋰路線上，而在三元鋰電池的探尋上占了下風。在乘用車上，咱們最重要的認識的便是兩種電池，NCM 和 NCA 。特斯拉的松下圓柱電池便是 NCA 資料。NCM 電池構成 想要提升電池能量密度，第一條要做的便是提升電芯正極資料的比容量。鎳的含量越高，電芯的比容量就越高。此外，源于鈷價太高，提升鎳的比重的同一時間下降鈷的比重，能夠成功下降電芯本錢，這也是高鎳電芯進行趨向的要緊原因。 而咱們常見的 NCM 111 / 523 / 622 / 811 指的皆是這三種素材之中的比重。也便是說，NCM811 是日前鎳比重最高的電芯。寶馬的電池線路圖 咱們從寶馬的電池路線圖里就能見到，NCM 會從 111 的比重漸漸調度到 811 。2018 款寶馬 i3 會用到三星 SDI 的 NCM 622 電芯，而直到 2021 年今后，寶馬才會在 i5 上利用 NCM 811 電芯。 而奔馳的 EQ 平臺在 2018 年的第三季度就會運用 SK innovation 的 NCM 811 電芯。

從 LG Chem 的材料上來看，計劃運用它們全新款 811 電池的車型有之下這點： 日產 Leaf E-Plus ( 60 kWh 版本) 現(xiàn)代 Kona EV 現(xiàn)代 IONIQ Electric (電池進級版) 起亞 Niro EV 第二代 Renault Zoe ( 2019 ) 大眾 ID（2019） 歐寶 Corsa EV (2019) 標致 208 EV (2019)

也便是，利用 NCM 811 電芯的車型最早會在 2018 年見到。 盡管這點廠商無提供日前 NCM 811 電芯的能量密度數(shù)據，可是咱們可行看一份 Solid Power 提供的數(shù)據。采納 NCM 811 正極和石墨負極的電芯，可行達到 255 Wh/千克 ，536 Wh/L 的能量密度。 而 CATL 的官方材料顯現(xiàn)，它們電芯的能量密度日前能達到 240 Wh/千克 。CATL 美國官網 此外，來源比亞迪的官方材料顯現(xiàn)，比亞迪 NCM 電池的能量密度日前能達到 200 Wh/千克 。特斯拉日前 18650 電芯的能量密度大概在 250 Wh/千克 的水準，而在 Model 3 的 2170 電芯上，特斯拉將采納硅碳負極，將電芯能量密度提高到 300 Wh/千克 。 也便是說，單純相比電芯能量密度的話，其它廠商可行達到特斯拉 18650 電芯的能量密度水準，可是在曾經最初對外交付的 Model 3 上，特斯拉又優(yōu)先了。 除了在正極資料上提升鎳的比重以外，在負極資料中運用硅碳也是業(yè)內認可的一種方向。由于石墨的理論能量密度是 372 mAh/g，而硅負極的理論能量密度多達 4200 mAh/g 。 不過硅負極資料存留膨脹的難題，可能會導致電池容量喪失，作用電池的重復生命。日前在量產電芯上，唯有特斯拉宣告成功利用了硅碳負極資料。在《推進車子能源電池資產進行行動方案》中，工信部提議，新款鋰離子能源東池的電芯能量密度要超越 300 Wh/千克 ，電池體系能量密度達到 260 Wh/千克 ，而到 2025 年，電池體系能量密度要達到 350 Wh/千克 。 日前，NCM 811 曾經把鎳的比重提升到不容易再大幅提高的水準了，運用硅碳負極或許探討不同的正極資料將來會是一種提高點。而到 300 Wh/千克 以上，固態(tài)電池的技藝突破將來會成為要害。 在產物層次上，車企早就能利用革新更沒有問題技藝，但源于早期電動汽車市場場太小，車企無大范圍資金投入到電動車新平臺的開發(fā)上，內燃機車型平臺的先天要素導致沒有辦法搭載大電池。大眾的續(xù)航時間表日產的續(xù)航時間表雷諾的續(xù)航時間表 另一方面，有調研企業(yè)的市場考查顯現(xiàn)，三四百千米的續(xù)航曾經足以滿足當前使用者的要求。老奸巨猾，不，經歷豐富的老牌車企其實不想冒冒失失地公布本錢高昂的車型。 在慣例內燃機車型的市場上，它們早就習慣如許。在新創(chuàng)企業(yè)搶著用華麗數(shù)據迷惑眼球的時刻，它們不急，一邊漸漸推行本人的新平臺計劃，一邊想法子在輿論上進擊競爭對手。是以，特斯拉的電池續(xù)航能力到底強在哪兒呢。第一，在電芯技藝層次，大伙抉擇了不同的技藝路線，在 250 Wh/千克 水準的能量密度上不分上下�？墒翘厮估�在硅碳負極資料上成功突破到 300Wh/千克 ，又早一步優(yōu)先業(yè)內水準。第二，源于無歷史包袱，特斯拉可以拋去內燃機底盤的包袱，開發(fā)最新的電動車平臺，在電池體系的布置設置上得到了很高的自由度，可行很早就公布 100 kWh 的電池容量，優(yōu)先產業(yè)幾年。第三，在馬斯克一流的營銷能力下，特斯拉成功塑造了高品牌定位，從而可行在高價位的市場區(qū)間迅速利用全新最佳的技藝。本文轉自微博：@42號車庫 ，新外出已獲受權。 作者丨大吉