说4680电池:马斯克在想什么?
在早期模拟中,基思?里特的大致出发点和我们当初的脑洞很像:当胞体直径增大时,排列时它们之间的间隙也会增大,有利于散热管道在胞体侧面周围的布局;
另一个设计更激进。特斯拉不是说“电池轴承”吗?然后利用这个脑洞在电池组两侧铺上散热能力更好的铜阳极板:
反正阳极板也需要平面结构固定,这些结构(见下图细长的方形部分)因为加强肯定是够用的:
需要指出的是,根据后面的计算,第二种设计具有更高的空间效率和能量密度。因此,除非另有说明,以下解释都是基于第二种结构。
带模特?3上的76kWh电池组(虽然型号?3应该不会用4680电池,但毕竟有实物,比较好),比如通过Keith?里特的优化,我们可以发现,使用4680电池后,整个电池组储能部分的体积可以减少20%左右:
根据设计电池排列的思路,我们大概可以猜测,图中的紫色方框大概是代表一个阳极铜板的边界。显然,如果储能部分能够变得更小,将对“电池承载能力”的概念产生积极影响:在一定的续航条件下,特斯拉可以利用多余的空间加强车身结构,结合更接近中心的重量分布,未来车型的操控性能应该会得到优化。
再者,4680电池的输出上限略强于2170电池,特斯拉可以在此基础上打造更快更有趣的汽车。
因为机身外径更大,内阻相对更小,所以4680电池对大电流的抵抗力自然比现有的2170电池更强。这是其进一步提升特斯拉车型充放电性能的先天优势。结合上面提到的设计,4680芯的电池组可以在充电效率上积累更大的优势。事不宜迟,我们直接看结果(初始温度:85℉,约29.4℃):
图:两节电池的充电功率-时间曲线(Keith?里特)
图:两节电池的充电功率-SOC(电池可用容量比)曲线(Keith?里特)
可以看出,在电池充电要求(充电时间有限,或者充电量一定)相同的情况下,4680电芯的那款总能提供更高的充电功率。对于急于赶路的用户来说无疑是更好的选择。
这其实在一定程度上和充电功率的高上限是互通的。与2170电池相比,4680电池的高度没有变化,只有底部面积有所增加。有了上面提到的电极散热铜板,不难想象,仅仅通过底面同样的散热,单位时间内4680电芯内部就可以带走更多的热量。因此,在相同的充电功率下,4680电池的发热量明显低于2170电池:
翻译成成人的话,就是充电引起自燃的概率也会降低。同样,车辆在高负荷下因过热而自燃的情况也要减少。这应该是所有特斯拉车主都希望看到的。
总而言之,来自基思?里特对4680电池的一系列计算表明,特斯拉似乎厌倦了电池容量战/能量密度战,打算从硬件层面缓解用户对充放电和电池安全的担忧。作为起步最早、技术积累最丰富的现代电动汽车厂商,特斯拉的决策不仅更接地气,客观上也推动了技术进步。为什么不做两头赢的事情?
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