特斯拉电池电极专利曝光！可使动力锂电池寿命延长至160万公里

据外媒报道，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克希望将电动汽车电池的使用寿命延长至160万公里。特斯拉最新提交的新专利有望加速实现这个目标，该专利描述了新的电池锂化工艺，不仅能够提高电池性能，还能节省成本。

以前的加热方法有时会导致名为锂基板L15AIO4的杂质形成，而降低电池中的锂含量虽然可以减少污染，但也会导致“电化学性能较差”。对此，特斯拉提交名为“镍钴铝电极合成方法”的专利，修正了的锂与其它金属的比例，将限制电池材料生产加热过程中杂质的形成。

正如专利中所提到的，电池将被加热到足以使单晶生长的温度。修正后的锂与其他金属的比例将限制第一次加热过程中杂质的形成。然后，锂将在低于第一个加热周期的温度下进行第二次加热。参与该专利的研究人员指出，这一过程有助于开发无杂质的单晶NCA，使电池可以达到4000多次充电周期。

特斯拉在专利中称，污染物减少将有助于延长电池的整体使用寿命，帮助特斯拉在为其汽车生产160万公里电池的道路上迈出了一大步。特斯拉电池技术的发展或使其电动汽车的使用寿命达到20到30年，甚至比普通的汽油动力汽车要长。

专利上列出的发明者名字包括电池专家兼研究员杰夫·达恩(JeffDahn)，他过去曾与特斯拉合作。达恩是加拿大达尔豪西大学研究小组负责人，他曾帮助特斯拉改进电池。达恩的研究通过发明新的电极组合(如本专利中描述的那种)和旨在进一步延长电池寿命的电解质解决方案，帮助特斯拉开发了高质量的电池组。

特斯拉的电池始终处于改进状态，多年来，该公司用于车辆和储能系统的电池密度变得更高。通过内华达州超级工厂等设施实现的规模经济，也在很大程度上帮助特斯拉的电池成本降至每千瓦时100美元，这一水平被广泛认为是电动汽车可以实现与内燃机汽车平价的拐点。

除了提交电池专利，特斯拉还一直忙于收购电池公司，包括MaxwellTechnologies和HibarSystems。这两家公司都在开发能够实现更好电池质量和更高效生产成本的技术。

揭秘特斯拉电池组的秘密

不逊于传统燃油车的性能表现，让特斯拉获得了巨大的成功。同样的锂电池，为何在特斯拉上会有如此不俗的表现？是电动机技术高超？还是电池技术先进？

这不，为了探寻特斯拉电池的奥秘，国外牛人就将一辆ModelS的电池板给拆开了，一探究竟。

国外牛人直接给我们展示电池组。电池组安放前后轴之间的底盘位置，其重量可达900公斤。因此造成底盘重心较低，非常利于车辆的高速稳定性。电池组几乎占据车辆底盘的全部，但电池组并没有作为承受力的主体，电池组有加强筋和受力框架保护，大大减低碰撞时的爆炸危险。

电池组整体有标明其身份的铭牌，其中标明了其容量为85kWh，400V直流电，简单来说电池可以装85度电，可供一个普通家庭使用一个月。

电池组表面不仅有塑料膜保护着，而且塑料膜下面还有防火材料的护板。护板下面才是电池组。护板通过螺栓与电池组框架连接，并且连接处充满了密封粘合剂。外观来看电池组保护的不错。

特斯拉ModelS电池组板看似非常高大上。其电池组板由16组电池组串联而成，并且每组电池组由444节锂电池，每74节并联形成。因此特斯拉ModelS电池组板由7104节18650锂电池组成。

总保险丝位于电池版的前端，并且有外壳保护以防受到撞击。其采用德国Bussmann巴斯曼，额定工作电流为630A，额定电压为690V，分断电流700-200kA，在全球化趋势下该保险丝在印度制造。市场价格在600元左右。

电池板中的16块电池组均衡平铺在壳体上，整体结构紧凑，平铺有利于散热。每一组电池组由六组单体电池包串联而成，但单体电池包的布置并没有采用均衡布置，而是采用不规则的结果，猜测是为了方便电池组内的散热管路布置。

测量了整个电池板的电压为313.8V，单体电池组电压为196.3V。显然这块电池并没有达到额定的输出电压，可能电池电量并不充足所导致。

电池组内每一节电池都有保险丝链接着，以防单节电池过热危及整体电池过热，并且每节电池保险丝焊接非常精美。电池组中央有线连接到电池控制模块，这些线用来检测电池组的电压，从而保证电池组正常工作。

电池组整体由透明塑料壳包裹住，两侧有金属散热护板包围。电池厚度比脚掌稍稍厚些，属于扁长型电池组，从而导致车辆重心可大大降低。总体电池组保护的相当不错。

18650锂电池即普通笔记本电脑的锂电池，众多18650锂电池组成单体电池包，再由电池包组成电池组，并由16组电池组构成电池板。看似简单，但实际需要解决很多连接和散热的问题。

每一组电池组都由一条2/0主线串联起来，主线位于电池板中央，并且有护板覆盖着，较为隐蔽。2/0主线汇集电流后将连接到输出端的接触器。接触器采用泰科电子专门为特斯拉生产的部件。

电池板中央有一条2/0主线，每组电池组都通过该主线串联输出电流，因此2/0主线尤其重要。特斯拉采用美国Champlain的专门为电动车生产的线缆，其最高可承受600V电压，并且可在-70°-150°之间工作。2/0主线保护的相当不错，不仅有护板保护，而且还有防火材料包裹。这一点可猜测其工作时有可能产生高温。

电池板内除了电池组外，最多都是“冷却液”管路。每组电池都需要通入一定量的“冷却液”。虽然“冷却液”并没有泵驱动主动流动，但整个电池板所有管路都是相通的，“冷却液”可热胀冷缩进行一定范围流动。

“冷却液”呈绿色，由50%的水和50%的乙二醇混合而成。“冷却液”配合着铝管使用主要是为了保持电池温度的均衡，防止电池局部温度过高导致电池性能下降。特斯拉的电池热管理系统可将电池组之间的温度控制在±2℃。控制好电池板的温度可延长电池的使用寿命。

电池管理系统（BatteryManagementSystem简称BMS）是对电池组进行安全监控及有效管理、提高蓄电池使用效率的装置。对电动车而言，通过该系统对电池组充放电的有效控制，可达到增加续航里程、延长使用寿命、降低运行成本的目的，并保证电池组应用的安全和可靠性。

电池管理系统主要功能包括数据采集、电池状态计算、能量管理、热管理、安全管理、均衡控制和通信功能等。从电路图上可看到，电池管理系统为特斯拉自行研发，拥有高度的知识产权的核心技术。该系统能自行处理充放电以及发热问题。相信国内厂商较难山寨出来。

这次国外牛人自行拆解特斯拉ModelS让我们了解更多细节。18650的数量决定于电池板的总容量；铝管与“冷却液”配合使得电池发热更加均衡；还有电池管理系统BMS复杂的处理使得电池完美充放电。

总得来说，ModelS电池保护的相当不错，内部结构设计得恰当好，电池管理系统也相当细致。这些看似不是高端技术的技术，或许正是特斯拉成功的原因吧！EEWORLD，网易科技，汽车之家，搜狐