特斯拉為何用那麼多小顆的電池芯

最近與一家燃油車維修廠的老闆談論未來轉型成電動車維修廠的一些方案時提到他有一個問題一直不解，也就是本文標題。就在這裡與讀者分享。

這可從三方面來分析：(一)經濟效益 (二)散熱 (三)電壓。

經濟效益

從特斯拉早中期車款使用的18650到2170到最新用在Model Y結構電池上的4680鋰離子電池芯(battery cell)，可看出電池芯的尺寸愈來愈大。早期的18650與2170尺寸都是標準電池尺寸，消費者可以輕易地買到，這就意味著以量制價的市場機制使其價格壓低，這對急欲獲利的特斯拉在錙銖必較下的成本控制策略上就顯得異常的重要。特斯拉於2021年撇開碳權的轉讓出售外仍處於獲利之後，在電池的經濟效益上不再綁手綁腳，即開始著眼於提升電池性能與能量密度，因此設計了4680這顆新且更大規格的電池尺寸(附註：比D型號的乾電池再大些)，甚至將之採用在結構電池(CTC/Cell To Chassis或Structural Battery)上面。當然如果未來4680不屬於標準規格，也就是特斯拉專屬的話，他的成本自然也會提升一些。

散熱

小顆的電池芯在組合後具有更多的縫隙，因此結構上比大顆的電池芯更容易散熱。這在早期動力電池技術未臻成熟並剛開始在量產電動車上嶄露頭角時，自然是一個考量因素。隨著電池技術的演進，電池芯的尺寸持續增大，甚至開始有電池廠跳過電池模組，直接將大顆的電池芯組合裝入電池包，例如全世界動力電池生產龍頭中國寧德時代的CTP(Cell to Pack)電池技術。這樣做的好處是提升能量密度與簡化電池控制與結構件，當然前提是電池廠對於電池的穩定度與安全性具有更高的掌握度。

電壓

電池芯的電壓取決於電極材料的化學特性，通常會用兩個化學半反應的電壓相加而成來表示。以鋰離子電池而言，磷酸鐵鋰電池電壓為3.2V，它是最近突然在市場翻紅的老牌磷酸鐵鋰電池，儘管能量密度比三元鋰離子電池低許多，但它具競爭性的價格與高穩定度(自燃性低)，無論站在消費者或電動車廠都深具吸引力。穩定性較差的三元鋰電池電壓則為3.7V。這意味著你無論將電池芯做成多大的尺寸，它就是這個電壓。要對高壓(譬如400V)交流馬達供電，勢必要多顆電池芯串聯提升電壓，同時也要多個串聯再進行並聯，以免一顆電池芯損壞就造成整個電池模組或電池包無法供電。