5款主流電動汽車動力電池大比拼！

導讀

在世界範圍內，越來越多的廠商和資本都加入了電動汽車的浪潮之中。一時間好像有數不清的電動汽車品牌和車款要來到我們身邊，但仔細觀察后，市面上主流的電動汽車也就那幾款：寶馬i3、比亞迪E6、特斯拉modle系列等。雖然都是電動汽車，但各家所用的電池差別卻很大。

寶馬i3

寶馬i3採用了來自三星SDI的三元鋰電池，電池形態為方形鋰電池。方形鋰電池的特徵為結構強度高，承受機械載荷能力好；電池組能量密度表現一般；工藝複雜，產品良率低，一致性較差。可以這樣講，這是三元鋰電池所有電池形態中除了安全，其他方面表現都不算出色的電池，但安全也是方形電池備受傳統車企青睞的原因。

回到i3上，該車的動力電池由8個電池包組成，每個電池包內置12個方形電池單體，由8個電池包串聯給驅動電機系統供電。在機械結構方面，i3的8個電池包都是可以獨立裝卸的。這樣設計的好處是，當一個電池包被檢測出有故障時，可以被單獨更換，不需要拆卸整車動力電池系統。此外，i3車體由「Life」模塊+「Drive」模塊組成，後者將懸架、蓄電池組、驅動系統和碰撞防護結構全部納入，與車體其他結構隔離，進一步提高了汽車的安全性。

在熱管理及電控系統上，寶馬放棄了自研而選擇了德國Preh公司的電控系統，該電池管理系統由電子控制元件電池管理單元和電池監控感測器單元構成，寶馬錶示，該系統可以時刻監測每個電池組的電壓溫度變化。測得的數據將由電池管理單元(BMU)進行處理以確定各自相應的充電電壓，來確保電池處於最佳狀態。

特斯拉Model S & X

特斯拉汽車的動力電池是來自松下的三元鋰電池，具體形態為眾所周知的18650/2170（Model 3）圓柱形電池，圓柱形電池的主要特徵為自動化生產工藝成熟，產品良率高，一致性好；電池小、電池組散熱面積大；成組工藝複雜，電池組系統可靠性低。

最後一點也導致了很多人的認知誤區，認為特斯拉沒有企業責任，無視三元鋰電池的低可靠性而為了高能量密度強推18650。在特斯拉發展早期，也有許多業內人士因此唱衰特斯拉汽車的安全性。特斯拉CTO J B Straubel曾就這個問題做出回應：「相信我，在不久的將來我們會看到18650是最有說服力的。我真的不知道為什麼18650會引起那麼多爭議。我們的電池實際上是深度定製的，我們和松下一起做了大量的定製工作。我們做的是汽車級的電池，按照汽車級的標準嚴酷測試，絕對不可能在任何筆記本上找到這種電池。」可以這樣講，傳統消費電子類18650和特斯拉18650隻是在形狀和大小上一致，在安全性和性能上還是有一定區別的。

此外，特斯拉在電池組和電控技術安全性上的投入也令人印象深刻，這個技術優勢從多家傳統車企對特斯拉汽車逆向工程上也可以得到證明。以特斯拉Model S P90D為例，在電池組方面，該車的動力電池共由16個模組構成，每個模組有444個電芯、74並、6串、共計7104個電芯。

而P100D在同P90D的電池組外形、尺寸完全一樣的情況下，多塞進了10kWh的電能進去，除了能量密度提升做出的貢獻外，媒體拆解顯示，特斯拉重新設計了整個電池組裝置，在相同的空間里堆疊了更多的電芯——雖然同樣由16個模組構成，但每個模組有516個電芯、86並、6串、共計8256個電芯。聯想到Model 3小得多的車體空間，我們推測，率先應用在P100D上的新型電池組技術很可能是為了給Model 3做技術驗證，以便隨後給Model 3配置儘可能大的電池組，使之更具競爭力。

在電池熱管理系統上，P90D用一個四通轉換閥實現了冷卻系統的串並聯切換。當電池處於低溫時，電機冷卻迴路與電池冷卻迴路串聯，從而使電機為電池加熱。當電池處於高溫時，電機冷卻迴路與電池冷卻迴路並聯，兩套冷卻系統獨立散熱。汽車可以根據工況選擇最優熱管理方式。

雪佛蘭Bolt電動版

雪佛蘭Bolt的動力電池與特斯拉一樣，屬於三元鋰電池，但在電池形態上，Bolt選擇了由LG化學提供鋁塑膜軟包鋰電池，軟包電池的主要特徵是安全性能相對較好，不易發生爆炸；能量密度高，延展性好，外形多變；一致性較差，成本較高；承受機械載荷能力差，容易破損和漏液。通用在量產前的產品預研上花了很多精力來測試電池的耐用度和安全性，他們建立了一個測試實驗室，用以模擬日常行車中電池所需要經受的震動、碰撞等情況，甚至有受到槍擊貫穿情況下的穩定情況，以保證在這種極端環境下車輛以及人身安全。

採用軟包電池的做法也使得電池組管理大大簡化（相對於特斯拉），具體來講，Bolt的軟包電池分成了兩個電池組，平鋪於車身底部。

在電池熱管理系統上，當電池處於低溫狀態時，通用為電池包配備了一個功率為1.6kW的充電加熱方式，可以將整體溫差控制在2攝氏度以下。當電池處於高溫狀態時，通用採用液冷散熱的方式，將液冷線路密集的平鋪於軟包電池的各個部位，使電池組整體得到一個均勻的冷卻效果，避免了整體溫差過大的情況出現。整個熱管理系統雖然不如特斯拉高效，但更加節能。

日產Leaf

日產Leaf的上代動力電池是來自日產與NEC的合資企業AESC提供的錳酸鋰電池，但新款已經換成由LG化學提供的三元鋰電池，新款Leaf與雪佛蘭Bolt採用了同樣的供應商和電池組，這裡不再贅述，我們著重討論一下上代的層疊式軟包電池組，上文中提到，軟包電池的特徵之一就是延展性好，外形多變，這也是為什麼電池組形態可以設計成層疊式，在保證安全的同時最大限度的利用空間。同時為了規避軟包電池承受機械載荷能力差，容易破損和漏液的短板，Leaf電池組採用了完全密封設計。電池組由192節33.1 Ah的層疊式錳酸鋰電池組成。4節單體電池採用兩並兩串的連接形式組成模塊，48個模塊串聯組成電池組。

在熱管理系統上，由於AESC作為日產親兒子自研的錳酸鋰電池的技術優勢，該電池經過電極改良設計后降低了內部阻抗，減小了產熱率，同時薄層結構使電池內部熱量不易產生積聚，因此日產為Leaf電池組設計了「被動式電池組熱管理系統」，說白了就是通過優化電芯和電池組設計去掉了其他電動車專門的降溫裝置，使其自然降溫。當電池處於低溫時，Leaf提供了和雪佛蘭Bolt類似的加熱選件。

比亞迪E6

比亞迪E6採用了比亞迪自研的磷酸鐵鋰電池。相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池的安全性更高、抗衰退能力更長、原材料資源豐富、應用成本低（），但也存在能量密度偏低、低溫衰退嚴重等缺點。比亞迪E6由96個方形電池單體組成60kWh的電池組，整個電池組平鋪於車身底部，E6電池的電解液中加入了阻燃物質，從源頭上杜絕了爆炸和燃燒的可能，此外，電池在量產前還要經過高溫、高壓、撞擊等試驗測試，驗證電池在極端環境下的安全性和性能表現。

電池組的底部還加裝了阻燃塑料保護罩，主要用於防止碎石撞擊電池殼而發生危險，塑料的塑性變形特性可以分解碎石撞擊產生的力，且塑料罩在重量上的表現也優於金屬罩，可以進一步減輕車體自重，提高續駛里程。當電池短路導致電解液氣態膨脹時，電池組上的泄壓閥可以快速排走電池的氣體，屬於被動安全裝置。E6久經考驗的安全性和穩定性+來自政府的高額補貼使得這一車型成為國內多個城市首選的出租汽車明星車型。

總結

以上幾輛電動汽車便是經過「市場和消費者檢驗」的優秀產品代表，總結來說，圓柱形電池的能量密度最高，特斯拉通過高難度的技術研發努力解決密集電芯帶來的熱管理難題；而日產、雪佛蘭選擇的軟包電池，相比圓柱形電池能量密度尚有優化空間，但在解決電池組熱管理上操作性更高，這是傳統車企喜歡的典型的漸進式打法；而寶馬的方案則將汽車安全性置頂，同時儘可能外包分業務來減小電動汽車業務對賬面現金流的影響；比亞迪的電池化學材料獨樹一幟，憑著廣闊的國內市場和政策傾斜以及表現尚可的技術水平獲得了領先地位。