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电池知识

为什么电动汽车用18650电池串联并联?串联和并联的意义是什么?

来源:宝鄂实业    2019-05-22 21:42    点击量:

目前18650动力型电池通过串并联主要用于电动自行车,电摩及限速60码的低端电动汽车上。国产高端电动汽车目前多采用宁德时代方块形磷酸铁锂锂电池。

低端车采用18650动力电池首先是成本原因,比如48伏20锂电池大约一千二三百左右就能买到了。圆筒型动力电池还有32650.26650等多种型号。但最终发现体积越大性能越差。18指直径18毫米,65指长度65毫米,圆筒型体积大除了性能不好外,拼装空隙也大,浪费空间。

主要是18650这款电池上市时间很久了,在笔记本等场合一直使用,比较稳定可靠呢,圆柱体电池的物理尺寸增加不止提升能量密度,同时会降低循环寿命和倍率等性能。根据经验,容量每提升10%,电池循环寿命大约会降低了20%;充放电倍率降低30-40%;同时电池也会有20%左右的温升,所以一般不能随便加大电池单体的体积的,会碰到很多问题哦,

不过,技术是在进步的,2170新型电池已经在特斯拉Gigafactory 1正式投产了,这是目前可量产的圆柱电芯中能量密度最高而且成本最低的产品,国内很多厂家也纷纷跟进投产这款大点的锂电池了。18650其实指的是指电池的外形规格,当初是日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准电池型号,其中18代表了直径为18mm,而65表示长度为65mm,0表示的是圆柱形电池。18650电池原来指镍氢电池和锂离子电池,但是镍氢电池现在比较少用,因此现在多指锂离子电池。18650锂离子电池单节标称电压一般为3.6V 或者3.7V;最小放电终止电压一般为2.5到2.75V。常见容量为1200到3300mAh。

1.串联的意义

电机的功率是一定的,所以当电压越高的时候,所需要的电流就要求越少,这对电池放电的倍率要求就降低了,一来减少电池过度放电,二来降低电池放电时产生的热量。

而且电流小的情况下,对于导线和控制器来说,负担也算是减轻了。

 

2.并联的意义

当一组电池串联后,电流是比较少,所以需要并联多个【已串联的电池组】来增加电流,因为在加速的过程中需要足够大的电流来驱动电机发力。

 

另外一点是,不是串联的数量越多越好的,万一其中一枚电池不给力,就会连累整组拉下效率,所以电池串联也不止是单枚串联,有可能是双并或者三并后串联十来块组成一个大电池组,然后这个大电池组两进行并联。

总的来说,18650电池的单体容量相对小,所需的单体数量会很多(比如Model S有7104只),但是一致性非常好;层叠式电池的容量虽然可以做得较大(20 Ah到60 Ah),单体数量可以降低,但是一致性比较差。相比之下,现阶段很难投入大量的人力物力和电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺。因此,特斯拉在研发Roadster和Model S的时候,它的唯一选择是从市场上去购买电池,自行来开发电池系统。开发一套管理6000多节单体一致性很好的电池系统同开发一套200多节一致性很差的电池系统,相比之下,前者的技术难度当然更低一些。即使单体电池数目增多了,但是如果这些电池的性能是非常可靠的,管理起来反而容易一些。

出于电池材料性能的限制方面,通过增加体积来提高能量密度来成为企业重点考虑的对象;然而,圆柱电池的物理尺寸的增加同时也会降低循环寿命和倍率以及安全性;虽然对于生产18650电池到企业而言,产线通用的生产变更成本较低,但一味的增大电池尺寸也不是长久之计。在现有条件下,新生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右,比其原来的18650电池系统的250Wh/kg约提高20%。电池单体电池容量的提升意味着同等能量下所需电芯的数量会减少约1/3,如此下来降低了系统管理难度和简化金属结构件等配件数量,虽然单个电芯的重量和成本提升了,但是电池系统PACK的重量和成本却得到了对应的降低。