以特斯拉電池技術探討鋰離子電池和鈉離子電池性能

顧澤

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

關鍵詞特斯拉電池技術；鋰離子電池；鈉離子電池；電池性能

隨著經濟社會的發展，汽車工業突飛猛進，汽車每年都要消耗大量的汽油，既不環保又不方便。而用電驅動的效果就不同了，電池技術發展已經越來越成熟，我們的手機、電腦、電冰箱等都利用了電池，現在大多數汽車開發商已經著重把電池利用到汽車的驅動上。通過以“電”代“油”推動傳統汽車工業的轉型與升級。例如特斯拉汽車已經運用電池技術作為汽車的驅動。下面筆者就根據特斯拉汽車的電池技術簡要探析一下鋰離子電池和鈉離子電池的性能。

1電池相對于汽油的優越性

傳統的汽油會產生大量的N02、N0、s0，等，這是造成環境污染的重要“元兇”。此外，使用汽油還需要時不時給車子加油，萬一哪天忘記加油，很可能車子就停在半路了，經常會耽誤事情。另外，汽油本身也是一種不可再生資源。而且現在油價也越來越貴，從經濟效益的角度來看汽油也不是個很好的選擇。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。對于環境的污染就更不會有什么惡劣的影響。因此，相對汽油來說，電池是高效、清潔以及經濟的能源。

2特斯拉電池技術

2008年，第一輛電動跑車Tesla Roadster的售出標志著特斯拉公司成為世界上第一個成功利用鋰電池技術的汽車公司，該跑車最節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注，受到了人們的追捧，也掀起了電池取代汽油技術的研發浪潮。而這一切的成功得益于特斯拉的電池技術，其自身獨有的一套電池系統是基于市場上的電池技術進行創新并研發出來的。其電池技術保持著世界領先水平，成為公司的核心競爭力之一。

3以特斯拉電池技術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、筆記本電腦以及其他數碼產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，鋰離子從電池的正極“跑到”負極，而放電時，負極富集的大量離子又回到正極。這種通過電池中的電解質在正負極兩端來回移動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汽車能夠跑得更快。Roadster使用起來速度非常快，把電池充滿之后更是能夠行駛300多公里，充電的速度也是非常快，不會發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不會懼怕高溫或者低溫，因為用電池代替了汽油，所以不會發生因汽油達到燃點而發生爆炸等事故，該車可以在20℃～60℃的環境下正常使用。此外，Roadster的安全系數相當高，其主要表現在一方面其外車身由碳纖材料組成，模壓鋁構成的底盤穩重而不漂移。另一方面，Roadster的使用壽命也比普通的汽車要長很久。但是，Roadster也有它尚未改進的缺點，那就是該車在使用的時候不能放電過大，也就是說我們在使用時也不能開得太快，因為這樣很容易導致放電過快從而致使電流過大，引發電池內部溫度過高，造成電池的不可修復性損害。此外，Roadster的過度放電會導致自身的電池電壓過低，繼而會導致電池報廢，也就是說整個車子都不能使用了。

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、安全性相對較強、沒有記憶效應、不含有毒物質以及使用壽命長等。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。一旦出現這些情況則會對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，打破了既往的鋰電子電池技術的應用，取而代之的是鈉離子電池技術，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極兩端來回移動完成了充電與放電。下面筆者將探討一下此Model s的電池技術。

特斯拉此次的Model s動力系統采用了近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定性。而且特斯拉Model s電池組有加強筋和受力框架的保護，大大地減小了碰撞時爆炸的概率。特斯拉Model s電池組上面有明顯標注它的容量是85kW.h，400V直流電，這就意味著該車電池內含電量甚至可以抵得上一個家庭一個月的用電量，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。

根據特斯拉Model s電池我們可以知道，鈉離子電池不僅穩定性比較高，安全性能也相對較好，可以使用的電機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間。不過鈉離子電池體積相對較大，占車底盤空間很大。

3.3鈉離子電池和鋰離子電池對比

經過上面的分析我們可以知道，鋰離子電池在汽車行業應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、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，速度上更顯優勢。另外，鈉離子原料比鋰離子原料更為豐富，且價格低廉，對電池中電解液的濃度要求也不高。綜上所述，筆者認為鈉離子的應用其實是鋰離子電池的更新換代，通過電池技術的發展，鈉離子電池的一些缺點也會逐漸被彌補。

4結論

通過分析特斯拉電池技術，我們看到現在無論是鋰離子電池還是鈉離子電池都已經被運用到汽車行業，鋰離子電池和鈉離子電池也各有優勢和劣勢。對于鋰離子電池和鈉離子電池的性能筆者只是進行了一個簡要的分析與對比，對于這兩種電池筆者都很期待，希望他們都能被運用的更好，讓汽車行業的發展迎來新的篇章。