以特斯拉电池技术探讨锂离子电池和钠离子电池性能

顾泽

摘要近年来，我们一直为保护环境不断寻找能代替汽油的资源，很多行业都逐渐用上了电力驱动，借用锂电池、钠电池等。本文旨在以特斯拉电池技术为基础探讨锂离子电池和钠离子电池的性能，为电动智能汽车在电池方面的应用提供一定的理论依据。

关键词特斯拉电池技术；锂离子电池；钠离子电池；电池性能

随着经济社会的发展，汽车工业突飞猛进，汽车每年都要消耗大量的汽油，既不环保又不方便。而用电驱动的效果就不同了，电池技术发展已经越来越成熟，我们的手机、电脑、电冰箱等都利用了电池，现在大多数汽车开发商已经着重把电池利用到汽车的驱动上。通过以“电”代“油”推动传统汽车工业的转型与升级。例如特斯拉汽车已经运用电池技术作为汽车的驱动。下面笔者就根据特斯拉汽车的电池技术简要探析一下锂离子电池和钠离子电池的性能。

1电池相对于汽油的优越性

传统的汽油会产生大量的N02、N0、s0，等，这是造成环境污染的重要“元凶”。此外，使用汽油还需要时不时给车子加油，万一哪天忘记加油，很可能车子就停在半路了，经常会耽误事情。另外，汽油本身也是一种不可再生资源。而且现在油价也越来越贵，从经济效益的角度来看汽油也不是个很好的选择。然而电池就不一样了，电池的利用不仅可以省钱，多备电池还可以做到有备无患。对于环境的污染就更不会有什么恶劣的影响。因此，相对汽油来说，电池是高效、清洁以及经济的能源。

2特斯拉电池技术

2008年，第一辆电动跑车Tesla Roadster的售出标志着特斯拉公司成为世界上第一个成功利用锂电池技术的汽车公司，该跑车最节省燃料并且速度较快，每充一次电能够行驶300多公里，其速度及高性能引起了同行的高度关注，受到了人们的追捧，也掀起了电池取代汽油技术的研发浪潮。而这一切的成功得益于特斯拉的电池技术，其自身独有的一套电池系统是基于市场上的电池技术进行创新并研发出来的。其电池技术保持着世界领先水平，成为公司的核心竞争力之一。

3以特斯拉电池技术探讨锂离子电池和钠离子电池性能

3.1以Tesla Roadster为例探讨锂离子电池性能

锂离子电池是我们目前最常用的电池，像我们的手机、笔记本电脑以及其他数码产品使用的电池都是锂离子电池，一般我们也叫它锂电池。充电时，锂离子从电池的正极“跑到”负极，而放电时，负极富集的大量离子又回到正极。这种通过电池中的电解质在正负极两端来回移动是锂离子电池的工作原理。

特斯拉的Roadster就是采用了锂离子电池从而使电动汽车能够跑得更快。Roadster使用起来速度非常快，把电池充满之后更是能够行驶300多公里，充电的速度也是非常快，不会发生充电不足甚至充不上电的情况。这给人们带来极大的便利。而且Roadster不会惧怕高温或者低温，因为用电池代替了汽油，所以不会发生因汽油达到燃点而发生爆炸等事故，该车可以在20℃～60℃的环境下正常使用。此外，Roadster的安全系数相当高，其主要表现在一方面其外车身由碳纤材料组成，模压铝构成的底盘稳重而不漂移。另一方面，Roadster的使用寿命也比普通的汽車要长很久。但是，Roadster也有它尚未改进的缺点，那就是该车在使用的时候不能放电过大，也就是说我们在使用时也不能开得太快，因为这样很容易导致放电过快从而致使电流过大，引发电池内部温度过高，造成电池的不可修复性损害。此外，Roadster的过度放电会导致自身的电池电压过低，继而会导致电池报废，也就是说整个车子都不能使用了。

从特斯拉的Roadster电池使用情况我们可以了解到锂离子电池的性能大致如下，锂离子电池具有如下好处：可以快速充电以及放电、体积小方便使用、可以在很低或者很高的温度下正常使用、充电效率高而且输出的功率很大、安全性相对较强、没有记忆效应、不含有毒物质以及使用寿命长等。同样的，锂离子电池也还存在着一些问题，那就是不能放电过快以及不能过度放电。一旦出现这些情况则会对电池造成致命的伤害。

3.2以Tesla Model S为例探讨钠离子电池性能

2016年特斯拉新款Model s上市，该车一改常态，打破了既往的锂电子电池技术的应用，取而代之的是钠离子电池技术，与锂离子电池的工作原理较为相似，不同的是主体变成了钠离子，钠离子在电池的正负极两端来回移动完成了充电与放电。下面笔者将探讨一下此Model s的电池技术。

特斯拉此次的Model s动力系统采用了近7 000块钠离子电池，从外观上来看特斯拉Model s的体型就比较大，重量更是超过900kg。因此，特斯拉Model s底盘被压的比较低，极大地增加了车身的稳定性。而且特斯拉Model s电池组有加强筋和受力框架的保护，大大地减小了碰撞时爆炸的概率。特斯拉Model s电池组上面有明显标注它的容量是85kW.h，400V直流电，这就意味着该车电池内含电量甚至可以抵得上一个家庭一个月的用电量，比之前的Roadster电量多出好几倍。此外，该车的寿命也比Roadster要长近10年。

根据特斯拉Model s电池我们可以知道，钠离子电池不仅稳定性比较高，安全性能也相对较好，可以使用的电机功率较大使车子拥有更快的加速性能，并且可以保持很长的时间。不过钠离子电池体积相对较大，占车底盘空间很大。

3.3钠离子电池和锂离子电池对比

经过上面的分析我们可以知道，锂离子电池在汽车行业应用多年得到更多人信任。而且锂离子电池本身使用寿命长、无污染、体积小便于增设、可以快速充电和放电。但是它不能承受过度放电和过大电流，电池本身具有损害的威胁性。

而钠离子电池比锂离子电池寿命更长，同样“绿色”无污染，并且钠离子电池功率更大，可以承受更大电流，还可以把电放到0V，速度上更显优势。另外，钠离子原料比锂离子原料更为丰富，且价格低廉，对电池中电解液的浓度要求也不高。综上所述，笔者认为钠离子的应用其实是锂离子电池的更新换代，通过电池技术的发展，钠离子电池的一些缺点也会逐渐被弥补。

4结论

通过分析特斯拉电池技术，我们看到现在无论是锂离子电池还是钠离子电池都已经被运用到汽车行业，锂离子电池和钠离子电池也各有优势和劣势。对于锂离子电池和钠离子电池的性能笔者只是进行了一个简要的分析与对比，对于这两种电池笔者都很期待，希望他们都能被运用的更好，让汽车行业的发展迎来新的篇章。