寶馬/三星/特斯拉/松下對比 電池哪家好?

時間:2016-07-26

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語: 電動車領(lǐng)域決勝的關(guān)鍵在于:哪家公司的電池技術(shù)處于領(lǐng)先地位。暫時撇開通用汽車和LG Chem在電池方面的合作不談,近來CleanTechnica網(wǎng)站的評論提出了一個值得探討的問題,寶馬+三星電池VS特斯拉+松下電池哪家更強?

電動車領(lǐng)域決勝的關(guān)鍵在于:哪家公司的電池技術(shù)處于領(lǐng)先地位。暫時撇開通用汽車和LGChem在電池方面的合作不談,近來CleanTechnica網(wǎng)站的評論提出了一個值得探討的問題,寶馬+三星電池VS特斯拉+松下電池哪家更強?

每千瓦時的花費(Price/kWh)是關(guān)鍵問題

電動車成本競爭力是最重要的因素。如果汽車制造商掌握了低成本電池的技術(shù),便能生產(chǎn)出比燃油汽車有競爭力的汽車,在產(chǎn)品價格和產(chǎn)品參數(shù)/型號方面有很好的平衡,并且能夠提供一般消費者能接受的續(xù)航里程范圍。(如果消費者能夠意識到電動車更深層的好處,燃油車很難與之抗衡。可惜消費者一般都意識不到這些優(yōu)點,因此,這是個爭論未決的問題。)

多年來,特斯拉一直致力降低該公司電池的每千瓦時成本(雖然幾年前據(jù)預(yù)估,該項數(shù)據(jù)與日產(chǎn)汽車相近)。據(jù)特斯拉最近聲明稱,該公司電池組的成本已經(jīng)低至每千瓦時190美元——該數(shù)據(jù)與即將上市的使用GM/LGChem電池組的ChevyBolt汽車相仿(據(jù)通用公司稱,LGChem電池每千瓦時成本為145美元,而維持電池組需要額外30%的花費,因此總成本為每千瓦時189美元)。

因為特斯拉和LGChem已經(jīng)公布了會生產(chǎn)售價低于40,000美元的長續(xù)航里程電動汽車,所以我們有理由相信這兩家公司已經(jīng)就低成本電池簽訂相關(guān)合同,以確保能夠生產(chǎn)出自己宣稱的電動汽車。寶馬和日產(chǎn)可能也掌握了相關(guān)技術(shù),但是他們不愿意公開,怕壓低自己的產(chǎn)品售價。

目前,消費者能夠以66000美元的價格購買到續(xù)航里程數(shù)大于200公里的特斯拉大型純電動豪華汽車(未計額外的獎勵)。續(xù)航里程數(shù)只有100公里的寶馬微型汽車i3售價為51,400美元。當(dāng)然,還有其他一些因素對售價也有影響,比如寶馬i3使用了昂貴的碳素纖維材料,特斯拉的ModelS使用了超級充電器。但是,我們就此可以得出結(jié)論,寶馬的電池比特斯拉的電池昂貴。

每千瓦時成本并不意味著一切

雖然推測出了每千瓦時的成本,我們必須明確這只是初始容量,并不意味著一切。

電池專家,多功能能源供應(yīng)商(VersatileEnergyProvider)公司創(chuàng)始人及CEO丹尼斯-拉克切耶夫(DenisRakcheev)介紹稱,功率密度(powerdensity,單位為kWh/kg)也是應(yīng)當(dāng)考慮的重要參數(shù)之一。特斯拉的組件相對便宜(雖然可以找到更便宜的鋰電池,但是功率及熱性能不是很好)。總體來看,特斯拉的電池是最高效的電池之一。

汽車重量越重,所需要的驅(qū)動力越大。不同汽車制造商采用不用的方法處理這個問題。特斯拉采用了一種高明的方式:主體為鋁,加上高比能量電池(能量密度高達(dá)140Wh/kg,與日產(chǎn)Leaf汽車相近)。

寶馬i3汽車車身是所有汽車中最輕的,是由碳素纖維材料制造而成的,但是采用了低密度電池(95Wh/kg)。起亞Soul汽車采用了老式鋼鐵框架以及高密度鋰聚合物電池(200Wh/kg)。因而,對于消費者來說,最理想的汽車應(yīng)該就是把各家公司的優(yōu)點都集于一身。

此外,值得注意的是,小型初創(chuàng)公司VEP-Tech使用了三星SDI的電池,能量密度為112Wh/kg,每千瓦時成本為210歐元)

除了功率密度以及原始容量每千瓦時成本,如果電池只能循環(huán)使用(完全放電并充電)10次就失去了20%電池容量,那這些電池就是失敗產(chǎn)品,使用它們的汽車必將很快出現(xiàn)在廢車場。

長期規(guī)劃,是個技術(shù)活

值得關(guān)注的是特斯拉+松下電池,這款電池目前表現(xiàn)良好。而且特斯拉還為該電池提供了一項8年內(nèi)不限里程數(shù)保修服務(wù)。然而,這并不意味著特斯拉擁有市面上電動汽車最好的電池。

最近評論家JennySommer提到一篇2013年對BMZ公司首席執(zhí)行官鮑爾(SvenBauer)的采訪,該公司當(dāng)時是歐洲最大的電池生產(chǎn)商(現(xiàn)在仍有可能是最大的)。鮑爾當(dāng)時表示,特斯拉公司汽車使用的18650型傳統(tǒng)鋰電池壽命并不長。鮑爾補充道,寶馬i3使用的電池元件是最先進(jìn)的,能夠使用20年。

不知道鮑爾對特斯拉電池了解多少,竟然暗示特斯拉使用的電池跟筆記本電腦一樣,而我們明顯可以看出特斯拉電池跟筆記本使用的不一樣。

關(guān)鍵問題是特斯拉汽車的電池是否只能支撐八年?能否撐到20年?寶馬的電池是否真的能夠使用20年而不會損失大量續(xù)航里程?這里暫且不討論寶馬i3使用了多少塊電池,僅討論電池質(zhì)量。

沒人知道這些問題的確切答案,然而鮑爾對自己的觀點深信不疑。當(dāng)被問起寶馬i3電池20年使用壽命,鮑爾稱消息可靠,只需要一個月便能證明。確切的說,電池壽命具體時間為20年零9個月。而在此時間之后,電池充電后依然能夠達(dá)到原始容量的80%。

在否認(rèn)了鮑爾的觀點之后,DenisRakcheev補充稱,鮑爾未提及一個重要的問題,關(guān)于電極的設(shè)計。高能量密度值是由鋰離子能夠吸附的表面積定義的。該比表面積是可操控的,例如通過納米結(jié)構(gòu)增加電極表面孔隙率從而增加更多電極材料層級。

增加電極表面是個昂貴的過程,要求謹(jǐn)慎測試以確保元件的耐熱性以及動力特性。于是,人們在能量密度以及功率密度中間使用黃金材料。寶馬通過使用低能量密度電池達(dá)到了目的。這是個強強對決,在電池元件的主要細(xì)節(jié)都被對比過之后,到底誰的弱點更大?

鮑爾在2013年的采訪中稱,對于這些壽命長的電池而言,存在價格權(quán)衡問題。但他沒有說明價格,只是提到寶馬電池元件比特斯拉貴。寶馬i3使用的壽命高達(dá)20年的電池元件,明顯能夠提供高性能,缺點是每千瓦時的花費也更高。

但是在電池管理方面他們不需要花費太多精力。只需要每千瓦時250-300歐元的成本,電池就能擁有高性能以及更長的壽命。(值得注意的是,該采訪是2013年發(fā)布的,現(xiàn)在的價格肯定不一樣了。)

DenisRakcheev對此的回應(yīng)是,如果鮑爾不能提供寶馬跟特斯拉電池在每千瓦時成本,kWh/kg以及kWh/m3的重要參數(shù)對比,那么他的話就不可信。電池壽命逐漸變成電池管理問題(耐熱性,80%荷電狀態(tài),80%隨選排量,最高耗量管理),減少對鋰離子化學(xué)過程的依賴(除非談及不同的化學(xué)過程,如鋰-空氣電池,液流電池或其他混合電池)。

鮑爾稱,特斯拉電池使用了不可能使用20年的18650鋰電池。該電池如果小心點使用,最多只能使用八年;而如果經(jīng)常使用或者在相對比較熱的地區(qū)使用(如地面溫度可高達(dá)六七十?dāng)z氏度的加州),那么電池的使用壽命只能有四五年。不得不說,如果特斯拉電動車的電池真的如聲稱的最多可以使用八年,卻提供了八年的保修就有點奇怪,不過,如果電池壽命只有四五年,那就說得通了。這里重申一下,鮑爾的評論是基于特斯拉使用了標(biāo)準(zhǔn)18650鋰電池,而特斯拉所采用的電池元件明顯與此不同。

如DenisRakcheev所說,還需要考慮一些別的參數(shù)。而鮑爾似乎并不知道這些額外的參數(shù)是什么,并且做出了奇怪的假設(shè)。

可惜,只收到了一篇發(fā)布在主流媒體上的文章鏈接,該文章討論的是特斯拉能源的固定式蓄電池產(chǎn)品,與特斯拉汽車使用的電池完全不同,對于解釋清楚問題所在并無幫助。

因此,特斯拉并未給出電池問題的相關(guān)細(xì)節(jié)。根據(jù)資料,特斯拉電池保修期為八年(保證電池容量在八年內(nèi)不會降低到原始容量的80%以下)。如果不是特斯拉宣稱電池壽命僅為八年(實在太短了),筆者認(rèn)為電池壽命至少應(yīng)該為十年。

電動車電池哪家更強?

更強只是一個主觀詞,我們必須客觀地通過成本,性能以及壽命的平衡進(jìn)行評價。我們無法直接斷定寶馬的電池性價比更高,因為特斯拉在豪華轎車銷量上排行第一,而寶馬i3的銷量只是中等水平。

就算不考慮特斯拉電池的高功率密度,寶馬i3前期成本太高也不受消費者歡迎。而消費者買車的時候,都不會考慮得太長久,很少有人買車(或者租車)的時候考慮到汽車20年后的狀況。

也就是說,我們根本無從判斷是否寶馬i3汽車的電池壽命真的是特斯拉電動車的兩倍長,而且特斯拉汽車的續(xù)航里程數(shù)就算從250公里降至200公里(降低了總里程數(shù)的20%),也比寶馬i3從80公里降至64公里強。可以明顯預(yù)測出特斯拉汽車在二手車市場的表現(xiàn)也會比寶馬i3好。

盡管如此,討論汽車制造商應(yīng)該采用何種電池技術(shù)依然十分有趣。幾年過后如果我們再來對比下特斯拉的ModelS和寶馬的i3,就會涌現(xiàn)更多的觀點,那時會有更多寶馬i5以及其他電動汽車進(jìn)行對比。

寶馬公司是否能夠如寶馬i5首位車主TomMoloughney所希望的那樣,生產(chǎn)出價格可以與特斯拉Model3一爭高下的產(chǎn)品?或者說這個要求太過分,因為寶馬使用了壽命很長的三星SDI電池?幾年后,特斯拉電池是否能繼續(xù)有超出預(yù)期的表現(xiàn),還是嚴(yán)重退化導(dǎo)致車主想要升級而且該車在二手市場貶值太快?這些都是筆者希望在未來得到答案的問題。

最后,還有一點值得一提。丹尼斯-拉克切耶夫(DenisRakcheev)曾經(jīng)提到過,電池組組裝方式也能影響電池成本、性能、甚至壽命。

特斯拉使用了數(shù)以萬計的18650型鋰電池,每塊特斯拉電池3.2-3.4安,而其他公司使用的為60-94安電池。這兩種方法各有利弊。特斯拉的矩陣式組裝很貴,換一個小元件很便宜,單元級控制溫度更簡單。

而其他公司的設(shè)計方式大致相反:組裝很便宜,換一個大元件很貴,由于大尺寸元件擴(kuò)散速度很慢,會導(dǎo)致熱控制不均衡或者成本很高。

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