宝马/三星/特斯拉/松下对比 哪家的电池更好?

2016-07-20 18:57:54来源: 腾讯

北京时间7月19日消息,据CleanTechnica网站报道,电动车领域决胜的关键在于:哪家公司的电池技术处于领先地位。暂时撇开通用汽车和LG Chem在电池方面的合作不谈,近来CleanTechnica网站的评论提出了一个值得探讨的问题,宝马+三星电池VS特斯拉+松下电池哪家更强?

虽然我们找到的资料不足以对特斯拉和宝马i3 所使用的电池元件以及电池组做一个全面的分析比较,但是还是有不错的指导意义的。

每千瓦时的花费(Price/kWh)是关键问题

电动车成本竞争力是最重要的因素。如果汽车制造商掌握了低成本电池的技术,便能生产出比燃油汽车有竞争力的汽车,在产品价格和产品参数/型号方面有很好的平衡,并且能够提供一般消费者能接受的续航里程范围。(如果消费者能够意识到电动车更深层的好处,燃油车很难与之抗衡。可惜消费者一般都意识不到这些优点,因此,这是个争论未决的问题。)

多年来,特斯拉一直致力降低该公司电池的每千瓦时成本(虽然几年前据预估,该项数据与日产汽车相近)。据特斯拉最近声明称,该公司电池组的成本已经低至每千瓦时190美元——该数据与即将上市的使用GM/LG Chem电池组的Chevy Bolt汽车相仿(据通用公司称,LG Chem电池每千瓦时成本为145美元,而维持电池组需要额外30%的花费,因此总成本为每千瓦时189美元)。

因为特斯拉和LG Chem已经公布了会生产售价低于40,000美元的长续航里程电动汽车,所以我们有理由相信这两家公司已经就低成本电池签订相关合同,以确保能够生产出自己宣称的电动汽车。宝马和日产可能也掌握了相关技术,但是他们不愿意公开,怕压低自己的产品售价。

目前,消费者能够以66000美元的价格购买到续航里程数大于200公里的特斯拉大型纯电动豪华汽车(未计额外的奖励)。续航里程数只有100公里的宝马微型汽车i3售价为51,400美元。当然,还有其他一些因素对售价也有影响,比如宝马i3使用了昂贵的碳素纤维材料,特斯拉的Model S使用了超级充电器。但是,我们就此可以得出结论,宝马的电池比特斯拉的电池昂贵。

每千瓦时成本并不意味着一切

虽然推测出了每千瓦时的成本,我们必须明确这只是初始容量,并不意味着一切。

电池专家,多功能能源供应商(Versatile Energy Provider)公司创始人及CEO丹尼斯-拉克切耶夫(Denis Rakcheev)介绍称,功率密度(power density,单位为kWh/kg)也是应当考虑的重要参数之一。特斯拉的组件相对便宜(虽然可以找到更便宜的锂电池,但是功率及热性能不是很好)。总体来看,特斯拉的电池是最高效的电池之一。

汽车重量越重,所需要的驱动力越大。不同汽车制造商采用不用的方法处理这个问题。特斯拉采用了一种高明的方式:主体为铝,加上高比能量电池(能量密度高达140Wh/kg,与日产Leaf汽车相近)。宝马i3汽车车身是所有汽车中最轻的,是由碳素纤维材料制造而成的,但是采用了低密度电池(95Wh/kg)。起亚Soul汽车采用了老式钢铁框架以及高密度锂聚合物电池(200Wh/kg)。因而,对于消费者来说,最理想的汽车应该就是把各家公司的优点都集于一身。

此外,值得注意的是,小型初创公司VEP-Tech使用了三星SDI的电池,能量密度为112Wh/kg,每千瓦时成本为210欧元)

除了功率密度以及原始容量每千瓦时成本,如果电池只能循环使用(完全放电并充电)10次就失去了20%电池容量,那这些电池就是失败产品,使用它们的汽车必将很快出现在废车场。

长期规划,是个技术活

值得关注的是特斯拉+松下电池,这款电池目前表现良好。而且特斯拉还为该电池提供了一项8年内不限里程数保修服务。然而,这并不意味着特斯拉拥有市面上电动汽车最好的电池。

最近评论家Jenny Sommer提到一篇2013年对BMZ公司首席执行官鲍尔(Sven Bauer)的采访,该公司当时是欧洲最大的电池生产商(现在仍有可能是最大的)。鲍尔当时表示,特斯拉公司汽车使用的18650型传统锂电池寿命并不长。鲍尔补充道,宝马i3使用的电池元件是最先进的,能够使用20年。

不知道鲍尔对特斯拉电池了解多少,竟然暗示特斯拉使用的电池跟笔记本电脑一样,而我们明显可以看出特斯拉电池跟笔记本使用的不一样。

关键问题是特斯拉汽车的电池是否只能支撑八年?能否撑到20年?宝马的电池是否真的能够使用20年而不会损失大量续航里程?这里暂且不讨论宝马i3使用了多少块电池,仅讨论电池质量。

没人知道这些问题的确切答案,然而鲍尔对自己的观点深信不疑。当被问起宝马i3电池20年使用寿命,鲍尔称消息可靠,只需要一个月便能证明。确切的说,电池寿命具体时间为20年零9个月。而在此时间之后,电池充电后依然能够达到原始容量的80%。

在否认了鲍尔的观点之后,Denis Rakcheev补充称,鲍尔未提及一个重要的问题,关于电极的设计。高能量密度值是由锂离子能够吸附的表面积定义的。该比表面积是可操控的,例如通过纳米结构增加电极表面孔隙率从而增加更多电极材料层级。增加电极表面是个昂贵的过程,要求谨慎测试以确保元件的耐热性以及动力特性。于是,人们在能量密度以及功率密度中间使用黄金材料。宝马通过使用低能量密度电池达到了目的。这是个强强对决,在电池元件的主要细节都被对比过之后,到底谁的弱点更大?

鲍尔在2013年的采访中称,对于这些寿命长的电池而言,存在价格权衡问题。但他没有说明价格,只是提到宝马电池元件比特斯拉贵。宝马i3使用的寿命高达20年的电池元件,明显能够提供高性能,缺点是每千瓦时的花费也更高。但是在电池管理方面他们不需要花费太多精力。只需要每千瓦时250-300欧元的成本,电池就能拥有高性能以及更长的寿命。(值得注意的是,该采访是2013年发布的,现在的价格肯定不一样了。)

Denis Rakcheev对此的回应是,如果鲍尔不能提供宝马跟特斯拉电池在每千瓦时成本,kWh/kg以及kWh/m3的重要参数对比,那么他的话就不可信。电池寿命逐渐变成电池管理问题(耐热性,80%荷电状态,80%随选排量,最高耗量管理),减少对锂离子化学过程的依赖(除非谈及不同的化学过程,如锂-空气电池,液流电池或其他混合电池)。

鲍尔称,特斯拉电池使用了不可能使用20年的18650锂电池。该电池如果小心点使用,最多只能使用八年;而如果经常使用或者在相对比较热的地区使用(如地面温度可高达六七十摄氏度的加州),那么电池的使用寿命只能有四五年。

不得不说,如果特斯拉电动车的电池真的如声称的最多可以使用八年,却提供了八年的保修就有点奇怪,不过,如果电池寿命只有四五年,那就说得通了。这里重申一下,鲍尔的评论是基于特斯拉使用了标准18650锂电池,而特斯拉所采用的电池元件明显与此不同。如Denis Rakcheev所说,还需要考虑一些别的参数。而鲍尔似乎并不知道这些额外的参数是什么,并且做出了奇怪的假设。

笔者多次要求特斯拉汽车公司查看上述内容并对电池寿命(下降至80%电池容量)作出回应,并希望该公司说明电池十年和二十年后的容量,以及在声称的电池寿命期限内设定保修期的原因。可惜,只收到了一篇发布在主流媒体上的文章链接,该文章讨论的是特斯拉能源的固定式蓄电池产品,与特斯拉汽车使用的电池完全不同,对于解释清楚问题所在并无帮助。

因此,特斯拉并未给出电池问题的相关细节。根据资料,特斯拉电池保修期为八年(保证电池容量在八年内不会降低到原始容量的80%以下)。如果不是特斯拉宣称电池寿命仅为八年(实在太短了),笔者认为电池寿命至少应该为十年。

综上所述,让我们回到本文主题,电动车电池哪家更强?

更强只是一个主观词,我们必须客观地通过成本,性能以及寿命的平衡进行评价。我们无法直接断定宝马的电池性价比更高,因为特斯拉在豪华轿车销量上排行第一,而宝马i3的销量只是中等水平。就算不考虑特斯拉电池的高功率密度,宝马i3前期成本太高也不受消费者欢迎。而消费者买车的时候,都不会考虑得太长久,很少有人买车(或者租车)的时候考虑到汽车20年后的状况。

也就是说,我们根本无从判断是否宝马i3汽车的电池寿命真的是特斯拉电动车的两倍长,而且特斯拉汽车的续航里程数就算从250公里降至200公里(降低了总里程数的20%),也比宝马i3从80公里降至64公里强。可以明显预测出特斯拉汽车在二手车市场的表现也会比宝马i3好。

尽管如此,讨论汽车制造商应该采用何种电池技术依然十分有趣。几年过后如果我们再来对比下特斯拉的Model S和宝马的i3,就会涌现更多的观点,那时会有更多宝马i5以及其他电动汽车进行对比。宝马公司是否能够如宝马i5首位车主Tom Moloughney所希望的那样,生产出价格可以与特斯拉Model 3一争高下的产品?或者说这个要求太过分,因为宝马使用了寿命很长的三星SDI电池?几年后,特斯拉电池是否能继续有超出预期的表现,还是严重退化导致车主想要升级而且该车在二手市场贬值太快?这些都是笔者希望在未来得到答案的问题。

最后,还有一点值得一提。丹尼斯-拉克切耶夫(Denis Rakcheev)曾经提到过,电池组组装方式也能影响电池成本、性能、甚至寿命。特斯拉使用了数以万计的18650型锂电池,每块特斯拉电池3.2-3.4安,而其他公司使用的为60-94安电池。这两种方法各有利弊。特斯拉的矩阵式组装很贵,换一个小元件很便宜,单元级控制温度更简单。而其他公司的设计方式大致相反:组装很便宜,换一个大元件很贵,由于大尺寸元件扩散速度很慢,会导致热控制不均衡或者成本很高。

关键字:宝马  三星  特斯拉  松下  电池

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2016072015848.html
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