以特斯拉電池技術(shù)探討鋰離子電池和鈉離子電池性能

顧澤

摘要近年來，我們一直為保護(hù)環(huán)境不斷尋找能代替汽油的資源，很多行業(yè)都逐漸用上了電力驅(qū)動(dòng)，借用鋰電池、鈉電池等。本文旨在以特斯拉電池技術(shù)為基礎(chǔ)探討鋰離子電池和鈉離子電池的性能，為電動(dòng)智能汽車在電池方面的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞特斯拉電池技術(shù)；鋰離子電池；鈉離子電池；電池性能

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，汽車工業(yè)突飛猛進(jìn)，汽車每年都要消耗大量的汽油，既不環(huán)保又不方便。而用電驅(qū)動(dòng)的效果就不同了，電池技術(shù)發(fā)展已經(jīng)越來越成熟，我們的手機(jī)、電腦、電冰箱等都利用了電池，現(xiàn)在大多數(shù)汽車開發(fā)商已經(jīng)著重把電池利用到汽車的驅(qū)動(dòng)上。通過以“電”代“油”推動(dòng)傳統(tǒng)汽車工業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)。例如特斯拉汽車已經(jīng)運(yùn)用電池技術(shù)作為汽車的驅(qū)動(dòng)。下面筆者就根據(jù)特斯拉汽車的電池技術(shù)簡要探析一下鋰離子電池和鈉離子電池的性能。

1電池相對(duì)于汽油的優(yōu)越性

傳統(tǒng)的汽油會(huì)產(chǎn)生大量的N02、N0、s0，等，這是造成環(huán)境污染的重要“元兇”。此外，使用汽油還需要時(shí)不時(shí)給車子加油，萬一哪天忘記加油，很可能車子就停在半路了，經(jīng)常會(huì)耽誤事情。另外，汽油本身也是一種不可再生資源。而且現(xiàn)在油價(jià)也越來越貴，從經(jīng)濟(jì)效益的角度來看汽油也不是個(gè)很好的選擇。然而電池就不一樣了，電池的利用不僅可以省錢，多備電池還可以做到有備無患。對(duì)于環(huán)境的污染就更不會(huì)有什么惡劣的影響。因此，相對(duì)汽油來說，電池是高效、清潔以及經(jīng)濟(jì)的能源。

2特斯拉電池技術(shù)

2008年，第一輛電動(dòng)跑車Tesla Roadster的售出標(biāo)志著特斯拉公司成為世界上第一個(gè)成功利用鋰電池技術(shù)的汽車公司，該跑車最節(jié)省燃料并且速度較快，每充一次電能夠行駛300多公里，其速度及高性能引起了同行的高度關(guān)注，受到了人們的追捧，也掀起了電池取代汽油技術(shù)的研發(fā)浪潮。而這一切的成功得益于特斯拉的電池技術(shù)，其自身獨(dú)有的一套電池系統(tǒng)是基于市場上的電池技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新并研發(fā)出來的。其電池技術(shù)保持著世界領(lǐng)先水平，成為公司的核心競爭力之一。

3以特斯拉電池技術(shù)探討鋰離子電池和鈉離子電池性能

3.1以Tesla Roadster為例探討鋰離子電池性能

鋰離子電池是我們目前最常用的電池，像我們的手機(jī)、筆記本電腦以及其他數(shù)碼產(chǎn)品使用的電池都是鋰離子電池，一般我們也叫它鋰電池。充電時(shí)，鋰離子從電池的正極“跑到”負(fù)極，而放電時(shí)，負(fù)極富集的大量離子又回到正極。這種通過電池中的電解質(zhì)在正負(fù)極兩端來回移動(dòng)是鋰離子電池的工作原理。

特斯拉的Roadster就是采用了鋰離子電池從而使電動(dòng)汽車能夠跑得更快。Roadster使用起來速度非?？欤央姵爻錆M之后更是能夠行駛300多公里，充電的速度也是非常快，不會(huì)發(fā)生充電不足甚至充不上電的情況。這給人們帶來極大的便利。而且Roadster不會(huì)懼怕高溫或者低溫，因?yàn)橛秒姵卮媪似?，所以不?huì)發(fā)生因汽油達(dá)到燃點(diǎn)而發(fā)生爆炸等事故，該車可以在20℃～60℃的環(huán)境下正常使用。此外，Roadster的安全系數(shù)相當(dāng)高，其主要表現(xiàn)在一方面其外車身由碳纖材料組成，模壓鋁構(gòu)成的底盤穩(wěn)重而不漂移。另一方面，Roadster的使用壽命也比普通的汽車要長很久。但是，Roadster也有它尚未改進(jìn)的缺點(diǎn)，那就是該車在使用的時(shí)候不能放電過大，也就是說我們?cè)谑褂脮r(shí)也不能開得太快，因?yàn)檫@樣很容易導(dǎo)致放電過快從而致使電流過大，引發(fā)電池內(nèi)部溫度過高，造成電池的不可修復(fù)性損害。此外，Roadster的過度放電會(huì)導(dǎo)致自身的電池電壓過低，繼而會(huì)導(dǎo)致電池報(bào)廢，也就是說整個(gè)車子都不能使用了。

從特斯拉的Roadster電池使用情況我們可以了解到鋰離子電池的性能大致如下，鋰離子電池具有如下好處：可以快速充電以及放電、體積小方便使用、可以在很低或者很高的溫度下正常使用、充電效率高而且輸出的功率很大、安全性相對(duì)較強(qiáng)、沒有記憶效應(yīng)、不含有毒物質(zhì)以及使用壽命長等。同樣的，鋰離子電池也還存在著一些問題，那就是不能放電過快以及不能過度放電。一旦出現(xiàn)這些情況則會(huì)對(duì)電池造成致命的傷害。

3.2以Tesla Model S為例探討鈉離子電池性能

2016年特斯拉新款Model s上市，該車一改常態(tài)，打破了既往的鋰電子電池技術(shù)的應(yīng)用，取而代之的是鈉離子電池技術(shù)，與鋰離子電池的工作原理較為相似，不同的是主體變成了鈉離子，鈉離子在電池的正負(fù)極兩端來回移動(dòng)完成了充電與放電。下面筆者將探討一下此Model s的電池技術(shù)。

特斯拉此次的Model s動(dòng)力系統(tǒng)采用了近7 000塊鈉離子電池，從外觀上來看特斯拉Model s的體型就比較大，重量更是超過900kg。因此，特斯拉Model s底盤被壓的比較低，極大地增加了車身的穩(wěn)定性。而且特斯拉Model s電池組有加強(qiáng)筋和受力框架的保護(hù)，大大地減小了碰撞時(shí)爆炸的概率。特斯拉Model s電池組上面有明顯標(biāo)注它的容量是85kW.h，400V直流電，這就意味著該車電池內(nèi)含電量甚至可以抵得上一個(gè)家庭一個(gè)月的用電量，比之前的Roadster電量多出好幾倍。此外，該車的壽命也比Roadster要長近10年。

根據(jù)特斯拉Model s電池我們可以知道，鈉離子電池不僅穩(wěn)定性比較高，安全性能也相對(duì)較好，可以使用的電機(jī)功率較大使車子擁有更快的加速性能，并且可以保持很長的時(shí)間。不過鈉離子電池體積相對(duì)較大，占車底盤空間很大。

3.3鈉離子電池和鋰離子電池對(duì)比

經(jīng)過上面的分析我們可以知道，鋰離子電池在汽車行業(yè)應(yīng)用多年得到更多人信任。而且鋰離子電池本身使用壽命長、無污染、體積小便于增設(shè)、可以快速充電和放電。但是它不能承受過度放電和過大電流，電池本身具有損害的威脅性。

而鈉離子電池比鋰離子電池壽命更長，同樣“綠色”無污染，并且鈉離子電池功率更大，可以承受更大電流，還可以把電放到0V，速度上更顯優(yōu)勢(shì)。另外，鈉離子原料比鋰離子原料更為豐富，且價(jià)格低廉，對(duì)電池中電解液的濃度要求也不高。綜上所述，筆者認(rèn)為鈉離子的應(yīng)用其實(shí)是鋰離子電池的更新?lián)Q代，通過電池技術(shù)的發(fā)展，鈉離子電池的一些缺點(diǎn)也會(huì)逐漸被彌補(bǔ)。

4結(jié)論

通過分析特斯拉電池技術(shù)，我們看到現(xiàn)在無論是鋰離子電池還是鈉離子電池都已經(jīng)被運(yùn)用到汽車行業(yè)，鋰離子電池和鈉離子電池也各有優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。對(duì)于鋰離子電池和鈉離子電池的性能筆者只是進(jìn)行了一個(gè)簡要的分析與對(duì)比，對(duì)于這兩種電池筆者都很期待，希望他們都能被運(yùn)用的更好，讓汽車行業(yè)的發(fā)展迎來新的篇章。