首先從電池性能和生產(chǎn)成本的角度，講講幾種不同形狀電池的特點(diǎn)。

 

圓柱形電池是最古老的電池形態(tài)，它的優(yōu)點(diǎn)包括生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品良率高，電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，應(yīng)用范圍廣，綜合性能突出，整體成本有優(yōu)勢(shì)。其缺點(diǎn)也比較明顯，圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝，會(huì)比較重，比能量相對(duì)較低。而且安全性較差，電池循環(huán)壽命較短。而且因?yàn)轶w積小巧可以在很多范圍內(nèi)使用。

 

隨著動(dòng)力電池興起，方形電池在國(guó)內(nèi)應(yīng)用普及率越來(lái)越高。而且相對(duì)于圓柱形電池，方形電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕比能量較高。由于方形可依需求定制尺寸，故市場(chǎng)上型號(hào)較多，工藝很難統(tǒng)一，對(duì)成本來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰(zhàn)。

 

目前市場(chǎng)上還有軟包電池，軟包電池與圓柱形及方形相比，因其外包裝為鋁塑材料制成，只會(huì)鼓漲而不會(huì)爆炸，故安全性能更好，而且重量也更輕便。其形狀可以依據(jù)需求定制，可以做到超薄，也可以做成圓柱形方形或三角形等。另外軟包電池容量更大、內(nèi)阻更小、壽命更長(zhǎng)，總的來(lái)說(shuō)軟包電池性能更好。但是軟包電池目前型號(hào)較少，開(kāi)發(fā)成本較高。

 

三、21700與18650電池的博弈

 

依照我國(guó)最新實(shí)施的國(guó)標(biāo)文件GB／T34013－2017《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》，延續(xù)使用IEC對(duì)電池尺寸型號(hào)的命名方式，規(guī)定了“蓄電池產(chǎn)品尺寸規(guī)格通用要求”、“尺寸公差要求”和“尺寸范圍要求”，其中圓柱形電池規(guī)格尺寸有18650、21700、26650、26700、32700和32134等；方形電池有從65mm到217mm多種不同尺寸。

 

當(dāng)前為了提升電池系統(tǒng)能量密度和減少電芯數(shù)量、從而降低成本，無(wú)論是方形、圓柱還是軟包電池都出現(xiàn)了單體電芯尺寸擴(kuò)大化的發(fā)展趨勢(shì)。比較明顯的是，當(dāng)前圓柱電池領(lǐng)域出現(xiàn)了18650向21700／26650升級(jí)的現(xiàn)象。

 

18650和21700是目前兩種主流型號(hào)。新型21700具有四大顯著的優(yōu)勢(shì)：

 

（1） 電池單體容量提升35％。以特斯拉生產(chǎn)的21700電池為例，從18650型號(hào)切換至21700型號(hào)后，電池單體電池容量可以達(dá)到3～4．8Ah，大幅提升35％。

 

（2）電池系統(tǒng)能量密度提升約20％。斯特拉披露的數(shù)據(jù)來(lái)看，早期使用的18650電池系統(tǒng)能量密度約250Wh／kg，后來(lái)其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)能量密度在300Wh／kg左右，21700電池的體積能量密度比原有的18650高出近20％。

 

（3）系統(tǒng)的成本預(yù)計(jì)下降9％左右。從特斯拉披露的電池價(jià)格信息分析，21700電池的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)售價(jià)為170美元／Wh，而18650電池系統(tǒng)的售價(jià)為185美元／Wh。在Model3上使用21700電池后，僅電池系統(tǒng)成本就可以下降約9％。

 

（4）系統(tǒng)的重量預(yù)計(jì)下降10％左右。綜合前文可知，21700整體體積大于18650，隨著單體容量提升后，單體能量密度更高，所以同等能量下所需電池單體的數(shù)量可減少約1／3，在降低系統(tǒng)管理難度的同時(shí)也將減少電池包采用的金屬結(jié)構(gòu)件及電氣配件的數(shù)量，這進(jìn)一步降低了電池的重量。三星SDI改用一套新型21700電池之后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)相比目前的電池減少10％重量。

 

保持了18650型電池所具有的高可靠性和穩(wěn)定的性能， 21700電池性能在各方面均比18650有較大提升。此外，相較于其他電池型號(hào)，21700從電池原材料選用、制作工藝和技術(shù)流程等方面，都和技術(shù)較成熟的18650電池相似。因此18650與21700的產(chǎn)線大部分可以兼容，部分企業(yè)比較穩(wěn)妥的辦法是在生產(chǎn)線上做文章，將生產(chǎn)線向21700和18650兼容上靠攏。一些企業(yè)的生產(chǎn)線從國(guó)外進(jìn)口，但組裝上都是自己進(jìn)行，因此可以投入較少的成本實(shí)現(xiàn)18650向21700的轉(zhuǎn)化。

 

四、21700暴風(fēng)來(lái)襲，掀起電池企業(yè)產(chǎn)品更迭浪潮

 

18650是最早由日本SONY公司開(kāi)發(fā)，當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號(hào)。18650作為傳統(tǒng)電池電芯，技術(shù)比較成熟，生產(chǎn)廠家較多，適配性很強(qiáng)，可以在3C數(shù)碼、無(wú)人機(jī)、電動(dòng)工具等領(lǐng)域消化。而隨著新能源汽車興起，動(dòng)力電池成為電池企業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)。

 

特斯拉在生產(chǎn)電動(dòng)汽車的時(shí)候，當(dāng)年只有18650電池，但18650電池并非為動(dòng)力電池而生。2008年，特斯拉首款車型便與松下展開(kāi)合作，采用18650鈷酸鋰電池作為其動(dòng)力電池。2017年1月4日，特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型21700電池開(kāi)始量產(chǎn)，并強(qiáng)調(diào)這是目前可量產(chǎn)電池中能量密度最高且成本最低的電池。

 

2017年1月9日，三星SDI在松下之后適時(shí)推出了相同規(guī)格的新型電池21700。LG也表示21700電池將在2021年量產(chǎn)。由此21700掀起電池產(chǎn)品改革熱潮，國(guó)內(nèi)外企業(yè)趨之若鶩研發(fā)生產(chǎn)21700動(dòng)力電池，宣告全球動(dòng)力電池正式進(jìn)入21700時(shí)代。反過(guò)來(lái)看Tesla，18650電池的個(gè)頭比較小，在正常充放電時(shí)單體電池內(nèi)部的溫差也不會(huì)太大。但是，6000多個(gè)單體電池的溫差也應(yīng)當(dāng)保持在不超過(guò)5°C的范圍內(nèi)，這是一件非常困難的事情。但是，Tesla做到了。怎么做到的？Tesla 的電池管理系統(tǒng) (BMS) 相比其他電動(dòng)汽車有哪些優(yōu)勢(shì)？

這些管道是冷卻液的流道，流道均勻分布在電池模組中間，能讓每只電芯能很好地跟水管接觸，這樣每只電芯在冷卻時(shí)帶走的熱量也幾乎一樣，溫差也就可以有效地控制在很小的范圍內(nèi)。