特斯拉电池概要

　　“特斯拉电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

　　特斯拉电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

　　特斯拉电池保修多久_免费更换吗

　　对于电动车电池寿命问题，特斯拉公司试图通过一份保修承诺让车主放心：所有特斯拉汽车都拥有针对电池和传动系统的，长达8年，可转让的，无条件免费的保修。

　　不过一般特斯拉电池的使用寿命都只在两到三年。特斯拉电池一般能够充放300－500次。最好对锂电池进行部分放电，而不是完全放电，并且要尽量避免经常的完全放电。一旦电池下了生产线，时钟就开始走动。不管你是否使用，锂电池的使用寿命都只在两到三年。

　　特斯拉锂离子电池解读

　　特斯拉所使用的松下电池属于锂离子电池的一种。锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li＋在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li＋从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极。

　　其主要优点有输出电压高（3．6V）、能量密度大、自放电小、循环寿命长无记忆效应、可快速充放电无有毒有害物质等。缺点是温度影响电池容量以及安全性能不好。目前主要应用领域为消费电子、电动交通工具、大型动力电源以及二次充电及储能领域。

　　特斯拉ModelS专用的松下18650电池

　　18650是锂离子电池的鼻祖－－日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准性的锂离子电池型号，其中18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池。

　　ModelS所用18650电池是松下产的型号为NCR18650B三元材料电池，电容量约3.3mA，电压达到3.6V，能量密度高达243Wh/kg。

　　在特斯拉的ModelS上使用的NCR18650B比之前Roadster所使用的钴酸锂电池比能量高出三成，区别来源于结构的不同，它以镍钴铝三元材料为正极材料，以石墨为负极材料，以六氟磷酸锂为电解液。最终达到比能量更大，稳定性、一致性更好的效果。此外，单体电池尺寸小但可控性高，可降低单个电池发生故障带来的影响，即使电池组的某个单元发生故障，也不会对电池整体性能产生影响。

　　锂电池的构造多种多样，松下三元电池只是其中的一种，以下我们将主要从锂电池的五大核心部件详细解析锂电池。

　　锂电池的五大核心部件

　　正极材料

　　正极材料决定了锂离子电池的主要性质，如能量密度、循环稳定性、安全性等。正极材料目前主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等。目前来看，锂电池正极遵循着从二元材料向三元材料的发展趋势。松下NRC18650B的正极材料是镍钴铝三元材料，俗称NCA。

　　通过引入Ni含量可提高材料的容量，而松下NRC18650B正是提高了Ni含量（摩尔分数80%）从而使电池从原来的2．9Ah提高到了3.3Ah左右，能量密度大大提升。同时受益于三元协同效应，NCA正极材料综合了LiNiO2和LiCoO2诸多优点，性能比使用单一材料优越。而且，该材料用钴量较少，成本较低。

　　从目前市场角度上看，磷酸铁锂和三元材料为国内最主流的两种正极材料，由于新能源客车对磷酸铁锂电池的需求量较大，磷酸铁锂的市场占有率更高一些，但三元材料以较为迅猛的势头逐渐发展，成为未来的趋势。

　　无论是磷酸铁锂正极材料还是三元正极材料，都离不开碳酸锂。以特斯拉ModelS为例测算一辆新能源汽车的碳酸锂当量需求：松下NCR18650电池单体重量44g，松下官网说明18650电池中正极材料重量占比20~35%，假设其正极材料在30%左右，则重量为15克左右。NCA化学式Li（Ni0.8Co0.15Al0.05）xO2，经过测算x＝0．845，分子量为87．5；碳酸锂分子式Li2CO3，分子量为74。按锂元素一比一，两者重量比是74：（87.5×2）＝0．423：1。

　　可知其中1克锂钴镍铝三元正极材料需要0．423克碳酸锂。则生产一节18650NCA三元电池正极材料需要15*0．423＝6．345g碳酸锂。一辆ModelS使用了7104节18650电池，折合碳酸锂当量＝7104*6.345g＝45.1kg，再加上电解液六氟磷酸锂对碳酸锂的需求和工业耗损，预计一辆ModelS对碳酸锂当量需求在60kg左右，折合耗用量为0.73kg/kWh。

　　按照同样的思路进行计算，我们估计松下三元电池的镍元素耗用量约为0.53kg/kWh。

　　此外，钴元素也是NCA和NCM三元材料必不可少的上游原料，随着三元材料对碳酸铁锂的替代趋势越来越明朗，钴需求也随之水涨船高。NCA三元材料中钴元素需求量约为0.14kg/kWh。

　　负极材料

　　石墨仍为负极材料首选

　　锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。负极材料是锂离子电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。

　　负极材料主要分为以下三类：碳材料（石墨类）、金属氧化物材料以及合金材料。松下NCR18650B电池的负极材料采用石墨材料。

　　动力电池市场爆发以来，相比于其他材料而言，负极材料价格相对稳定，技术路线以石墨类为主，不存在很大的争议。中国电池网数据显示，以动力锂电池为例，一辆新能源汽车大约需要40千克负极材料，折合石墨耗用量约为0.9kg/kWh。目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主，两者性能有着各自的优缺点，应用领域也有所不同。

　　碳材料发展最前沿的产品就是石墨烯，它是目前为止发现的最薄的层状材料，以石墨烯作为负极材料可以加大电池的容量。传统石墨材料的能量密度上限（石墨烯）在372mAh/g，较当前正极材料的能量密度还有相当的裕量。未来提高动力电池能量密度仍是新能源汽车动力方面的关键，尽管价格昂贵或技术尚不成熟，钛酸锂以及硅基复合材料等高端负极材料也逐渐步入负极材料的应用领域。

　　电解液

　　电解液，是锂离子电池中是作为带动锂离子流动的载体，对锂电池的运行和安全性具有举足轻重的作用。锂离子电池的工作原理也就是其充放电的过程，表现为锂离子在正负极之间的穿梭，而电解液正是锂离子流动的介质。

　　根据中国电池网的推算，在电解液的成本构成中，溶剂约占30%，添加剂约占10%，最主要的成分溶质约占60%。市场上的溶质以六氟磷酸锂（LiPF6）为主，松下NCR18650电池也选用了六氟磷酸锂作为溶质，每kWh锂电池需要0.15kg的六氟磷酸锂。六氟磷酸锂同样可以通过碳酸锂制备。

　　隔膜

　　隔膜的主要作用是保障正负极分开的情况下锂离子自由流通，是保障电池安全的最重要部分之一。隔膜能够浸润在电解液中，而且表面上有大量允许锂离子通过的微孔。微孔密度以及材料选择、厚度等等特性都会影响锂离子穿过隔膜的速率从而影响电池性能。中国产业信息网估计，锂电池中隔膜的耗用量大致为20m2/kWh。

　　松下供应给特斯拉的电池所使用的隔膜，由住友化学供应。住友化学隔膜采用单层PE作为基体材料，湿法工艺加工处理。与干法工艺相比，湿法工艺的投资成本较高，但可以提高膜表面微孔数量，且生产的隔膜更薄。这也是湿法工艺最大的优势，其薄膜厚度可以低至9μm，而干法工艺制作的隔膜厚度通常在20－40μm。

　　锂电池结构件

　　作为锂电池和电池模组的重要组成部分，精密结构件主要包括铝/钢壳、盖板、连接片等，对锂电池的安全性、密闭性、能源使用效率等都具有直接影响。由于新能源汽车在使用过程中需要大量的电芯串、并联在一起保证能量供应，导致需要使用大量的结构件产品以保证动力电池的安全。

　　锂电池外壳保护电池在储存和使用过程中免受外界损坏并维持电池内部稳定性，对电池的安全性、密封性和一致性等方面都有直接影响，是锂电池重要组成部分之一。根据锂电池形状的不同，其所采用外壳材料各有差异：圆柱型电池外壳以钢壳为主。方形电池外壳以铝壳居多，软包电池主要使用铝塑膜和极耳来封装。

　　电池接触片是电池上的一个重要组成部分，采用铜，铁，不锈钢等材料制成。电镀镀金、银、镍、锡。安装在导电膜上的电池接触片受到按压时，接触片中心点接触电池形成回路，电流通过。它具有导通性强、手感佳等特点。