關于特斯拉21700型鋰電池詳解
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-20 11:47
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早在2017年初的投資者見面會上，特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型21700電芯開始量產(chǎn)，特斯拉稱這款電池將在 Gigafactory超級電池工廠生產(chǎn)，并強調這是目前可量產(chǎn)的圓柱電芯中能量密度最高且成本最低的產(chǎn)品。隨后，國內的企業(yè)紛紛涌入21700的大軍：
21700 圓柱電池：究竟有何神奇之處？
6月28日，億緯鋰能宣布其21700電池成品在湖北金泉下線，2019年正式投放市場；
7月3日，智慧能源正式公布其21700電池生產(chǎn)計劃，智慧能源將新建6條21700產(chǎn)品生產(chǎn)線；
7月20日，蘇州力神年產(chǎn)4GWh 21700動力電池項目正式宣布投產(chǎn)。
出于電池材料性能的限制，通過增加體積來提高能量密度成為企業(yè)重點考慮的對象；然而，圓柱電池的物理尺寸增加同時也會降低循環(huán)壽命、倍率和安全性；雖然對于生產(chǎn)18650電池到企業(yè)來說，產(chǎn)線通用生產(chǎn)變更成本較低，但一味的增大電池尺寸并不是長久之計。
21700有何神奇之處從18650到21700 圓柱電池真的越大越好嗎？
21700與18650電池最直觀的區(qū)別就是尺寸變大了。
由于電池材料性能的限制，通過增加體積來提高能量密度成為企業(yè)重點考慮的對象。我國明確提出要在2020年動力電池單體能量密度突破300Wh/kg，動力電池系統(tǒng)能量密度達到260Wh/kg；2025年動力電池系統(tǒng)能量密度要達到350Wh/kg。動力鋰電池持續(xù)提升的能量密度要求勢必持續(xù)助推動力鋰電池型號的變革。
從18650到21700 圓柱電池真的越大越好嗎？
今年初特斯拉披露的信息來看，在現(xiàn)有條件下，其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右，比其原來18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg約提高20%。電池單體電池容量的提升意味著同等能量下所需電芯的數(shù)量減少約1/3，如此以來降低了系統(tǒng)管理難度、簡化金屬結構件等配件數(shù)量，雖然單個電芯的重量和成本提升了，但是電池系統(tǒng)PACK的重量和成本卻得到了降低。
“大號”電池是物理性與經(jīng)濟性綜合均衡的結果。
有研究人員稱，圓柱電池的物理尺寸增加不止提升能量密度，同時會降低循環(huán)壽命和倍率等性能。據(jù)測算，容量每提升10%，電池循環(huán)壽命大約會降低20%；充放電倍率降低30~40%；同時電池會有20%左右的溫升。如持續(xù)增大尺寸大話，就將面對犧牲安全性所帶來的風險，這就是為什么26500、32650圓柱電池等未能規(guī)?；紦?jù)動力電池主流市場的原因。
21700電池的優(yōu)勢
電池能量密度提升20%以上
21700電池的能量密度要優(yōu)于18650電池。從特斯拉披露的信息看，在現(xiàn)有條件下，其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右，比其原來18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg約提高20%。從松下的動力鋰電池單體的測試數(shù)據(jù)來看，其21700電池的體積能量密度遠高于18650型電池單體。單體電芯能量密度的提升要遠高于成組后提升的20%幅度。
21700電池有哪些硬傷?
電池系統(tǒng)成本下降9%左右
鋰電大數(shù)據(jù)根據(jù)Tesla披露的電池價格信息，預計21700的動力鋰電池系統(tǒng)售價為170美元/KWh，相比18650的售價185美元/KWh，價格下降幅度可達8.1%左右。18650的系統(tǒng)的成本約為171美元/KWh，改用21700后，系統(tǒng)成本約能實現(xiàn)9%左右的降幅，達到155美元/KWh。
單體容量提升后，PACK所需配件數(shù)同比例減少帶動PACK成本下降。從18650型號切換至21700型號后，電池單體電池容量可以達到3~4.8Ah，大幅提升35%，同等能量下所需電池的數(shù)量可減少約1/3，Tesla Models電動汽車使用7104節(jié)18650電池串并聯(lián)成電池組，在新款Models 3上，采用21700后，電池節(jié)數(shù)必將大幅減少。在降低系統(tǒng)管理難度的同時將同比例的減少電池包采用的金屬結構件及導電連接件等配件數(shù)量，特斯拉的Pack成本占總系統(tǒng)成本約24%，預計電池包成本降幅較為可觀。
21700電池有哪些硬傷?
21700電池的問題
下游市場是否接受改變？
“18650的適配性很強，除了在電動汽車外，還可以在3C數(shù)碼、無人機、電動工具等其它領域消化。但對于21700 而言，尚沒有形成有效的產(chǎn)業(yè)鏈來消化這些電池，這無疑會增加成本。”
電池企業(yè)生產(chǎn)何種型號的電池，要受多種因素影響。目前新能源汽車界所強調的“正向研發(fā)”，要求從功能入手設計結構，這也決定了必須從使用入手去反推電池型號和規(guī)格，因此，電池型號是否更換主要還是看下游市場。
政策是否支持？
“工信部制定的《電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》征求意見稿中，推薦的圓柱電池型號只有18650和32650兩種，一旦強制統(tǒng)一則會對其它型號的電池不利。”江蘇索爾新能源科技股份有限公司董事長季偉源認為，21700等型號的圓柱電池在未來會形成趨勢，但如果國家制定的電池尺寸標準中沒有明確支持，這一類型號的發(fā)展前景將沒有看上去那么美好。
特斯拉取得初步領先
特斯拉推出21700電池并非是想引領技術方向，實際是迫于成本壓力。
在Model 3項目成立之初，馬斯克就給這款車定了3.5萬美金的售價，但如果還是采用原來的18650電池，就會產(chǎn)生兩種結果，要么保證續(xù)航超出定價，要么保證定價降低續(xù)航能力，對于“挑剔”的馬斯克來說都很難接受。所以問題在于，有沒有一種電池在保證續(xù)航的同時降低成本，答案就是21700電池。
雖然18650電池為特斯拉崛起立下汗馬功勞，但馬斯克本人對它一直抱著懷疑態(tài)度，針對21700與18650電池，馬斯克在社交媒體表示：18650電池的出現(xiàn)完全是一場歷史事故，它是早期產(chǎn)品的標準，現(xiàn)在只有21700電池才能滿足電動汽車對電池性能的要求。
為什么是21700電池？行業(yè)分析人士認為：21700型電池能量密度比我們熟知的18650型電池更高，而且成組之后成本反而會降低。選擇21700，不是它的絕對性能優(yōu)于其他型號，是物理性與經(jīng)濟性綜合均衡的結果。
據(jù)悉，這套21700型電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右，比原來Model S使用的18650電池能量密度提升20%以上，單體容量提升35%，系統(tǒng)成本卻降低10%左右。馬斯克表示：這套21700電池是目前可量產(chǎn)電池中能量密度最高且成本最低的電池。說到21700成本的運用，特斯拉并不是首屈一指的企業(yè)，早在2015年，松下集團就首先在自主研發(fā)的電動自行車上就使用了這種電池。之后特斯拉看到了這種電池的運用成果，于是向松下提出購買升級需求，加上二者長期的電池供需合作關系，在新車Model3使用上21700電芯也就順理成章了。
國內大量車企開始在電動車上使用18650型號電池，也大半是受了特斯拉的影響，如今特斯拉改換21700電池，想必仍然會有一大批車企緊隨其步伐。不過，電池雖然在更新?lián)Q代，但目前新能源行業(yè)的發(fā)展仍因電池技術的瓶頸而受到掣肘，但愿企業(yè)在紛紛投向造車領域的同時，也能有自主研發(fā)核心技術的精神。
