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特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 20:12:38   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:360


下图展示了三种NMC正极材料产生的气体情况,对比了NMC表面包覆对产气的影响NMC442表面包覆材料是LaPO4、NMC532和NMC622表面包覆材料都是Al2O3。结果发现,是否对NMC表面进行包覆并没有对产气产生明显抑制作用,不管是否包覆,正极的产气问题总是比较严重。虽然表面包覆没能阻止产气,但是包覆却改善了pouch bag中的正极的界面,使得正极界面阻抗大幅下降。

特斯拉汽车续驶里程和电池衰减解析

从上面的分析可以看到,要想提高循环性能,最重要的是要预防NMC产气。下面进一步分析了不同NMC的产气情况。这里的NMC材料有2种改进的NMC(improved NMC,可惜不知道这种NMC材料的具体信息),NMC532+Coating A;NMC532+Coating B;NMC662+Coating A;NMC662+Coating B。从产生的气体量来看,NMC662+Coating A产气最多,而2种improved NMC材料没有任何气体产生。TGA/MS分析进一步显示,improved NMC在4.5V、200摄氏度之前没有任何气体产生。因此,采用这种improved NMC应该可以在在较高充电电压下得到很好的循环性能。

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下图就是采用improved NMC得到的循环性能。还是采用前面所说的220mAh-240mAh的小容量软包电池做的测试,电压范围3.0-4.4V,温度40摄氏度,电流0.4C,正极材料分别对比了NMC442和improved NMC。当采用NMC442时,不含EC的电解液得到的性能要优于EC+EMC+PES221,但是相比improved NMC要差很多。对improved NMC,以PES211为添加剂的FEC+TFEC电解液体系得到了最好的循环性能,1200次循环衰减仅为5%。

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上面就是Jeff Dahn在研讨会上所作的演讲内容概述,研究了NMC产气对循环性能影响,以及电解液体系、添加剂和NMC种类不同对循环性能的影响,最后找到了一种improved NMC材料,消除了产气问题,提高了电池循环性能。结合开头的新闻报道,1200次循环保持95%的容量似乎就出自这个研讨会上的学术研究成果。这个猜想在electrek的报道中得到了证实。Electrek评论说,电池包1200次循环大致相当于48万km。虽然无法知道1200次循环如何能换算出48万公里,但是这个评论里面隐含了非常理想化的假设前提即实验室的小电池性能能够完美的在量产动力电池系统上复制。实际上,从事电池研究的人都知道,这个难度是极大的,用一个220mAh-240mAh的实验电池数据去等效说明48万公里后电池包容量衰减程度是极其不合理的。

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下图是国外Dutch-Belgium Tesla论坛的Model S 车主们根据收集的数据作的一个统计,Y轴表示经过若干次循环之后,车子充满电还能跑多远,考虑到续驶里程的衰减是直接与电池包能量相关的,因此续驶里程的衰减也反映出电池的衰减。X轴是通过一些平均值近似和假设后换算得到的循环次数。从红色趋势线来看,500次循环之后,续驶里程衰减7-8%左右,800次后,续驶里程衰减约11%。相比于1200次循环电池包容量衰减5%,似乎这个Model S的统计数据要更接地气一点。

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关键词: 特斯拉 里程

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