相比18650型號(hào)電池,21700電池的優(yōu)勢(shì)有哪些
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-09 15:02
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第一，空間利用率變大,電芯單體及系統(tǒng)能量密度都可得到提升。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%,同等能量下所需電池的數(shù)量可減少約1/3。
根據(jù)《中國(guó)制造2025》明確了動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池能量密度達(dá)到300Wh/kg；2025年，電池能量密度達(dá)到400Wh/kg；2030年，電池能量密度達(dá)到500Wh/kg。目前，我國(guó)各電池動(dòng)力鋰電池能量密度達(dá)到什么水平了呢？
比亞迪：目前，比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh，而接下來(lái)比亞迪計(jì)劃將能量密度繼續(xù)提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰電池，比亞迪也在同步開(kāi)發(fā)三元鋰電池，而如果將三元鋰電池的技術(shù)結(jié)合到磷酸鐵鋰電池上，對(duì)原有用石墨作為負(fù)極材料的做法進(jìn)行一些調(diào)整，那么在2020年左右，比亞迪計(jì)劃將磷酸鐵鋰電池的單體能量密度提升到200Wh。
另外，在跟進(jìn)的三元電池方面，比亞迪的三元電池已經(jīng)具備量產(chǎn)條件，目前能量密度也達(dá)到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標(biāo)是2018年電池比能量達(dá)到240Wh/kg，2020年達(dá)到300Wh/kg。
沃特瑪：生產(chǎn)的32650圓柱型動(dòng)力磷酸鐵鋰電池，單體能量密度已經(jīng)達(dá)到145Wh/kg，下一步目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)160Wh/kg；三元電池目前能量密度為200Wh/kg，預(yù)計(jì)到2020年達(dá)到300Wh/kg的水平。
國(guó)能電池：早在2013年，國(guó)能磷酸鐵鋰和三元電池單體能量密度就達(dá)到了160Wh/kg和200Wh/kg。預(yù)計(jì)2017年年底，磷酸鐵鋰電池單體能量密度將達(dá)到180Wh/kg、PACK達(dá)到134Wh/kg，三元電池能量密度將突破240Wh/kg。
捷威動(dòng)力：在能量密度方面，公司目前已經(jīng)量產(chǎn)的三元軟包電池單體比能量達(dá)210WH/Kg。在提高電池安全性的基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)2020年公司軟包電池單體能量密度可達(dá)300WH/Kg，Pack成組后可達(dá)220WH/Kg；鈦酸鋰電池單體能量密度達(dá)到110WH/Kg以上。
智慧能源：公司量產(chǎn)的動(dòng)力電池單體能量密度可達(dá)220Wh/Kg，PACK成組后能量密度達(dá)到140Wh/Kg。同時(shí)，公司BMS系統(tǒng)可做到5級(jí)防護(hù)，電池包采用輕量化材料，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
比克電池：2016年，比克三元材料動(dòng)力電池行業(yè)占比30%以上，位列第一。目前比克單體電芯能量密度近220Wh/kg，后續(xù)還將進(jìn)一步提升至300Wh/kg。
卡耐新能源：卡耐新能源已經(jīng)可以批量供應(yīng)能量密度220Wh/kg電芯，系統(tǒng)比能量大于130Wh/kg電芯，同時(shí)工藝和技術(shù)層面已經(jīng)分別實(shí)現(xiàn)250Wh/kg、技術(shù)300Wh/kg產(chǎn)品儲(chǔ)備。
超威：消息稱超威集團(tuán)旗下子公司浙江超威創(chuàng)元實(shí)業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱超威創(chuàng)元)在圓柱18650鋰電電芯研發(fā)方面取得新進(jìn)展，新研發(fā)出的圓柱18650鋰電電芯容量一舉突破3000mAh“大關(guān)”，達(dá)到4050mAh，比能量已超過(guò)300wh/kg，提前實(shí)現(xiàn)科技部所給出的目標(biāo)。
超威創(chuàng)元18650-4050mAh電芯比能量可達(dá)306Wh/kg，可以說(shuō)提前完成了科技部“2020年的動(dòng)力電池單體比能量300 Wh/kg”的目標(biāo)。此款電芯不僅在容量和比能量上有所突破，在其他性能上也很優(yōu)異。任寧說(shuō)，這款電芯循環(huán)壽命在300次以上(1C100%DOD)，而低溫性能和荷電保持能力均已達(dá)到國(guó)標(biāo)(GB/T31484、GB/T31486)要求，-20℃條件下1C放電容量大于70%。
關(guān)于安全性
前面提到層疊式鋰離子電池的各種優(yōu)點(diǎn)，但它也有一些缺點(diǎn)。由于層疊式鋰離子電池一般是采用鋁塑膜封裝的，而鋁塑膜的厚度薄，機(jī)械強(qiáng)度差，在汽車(chē)發(fā)生碰撞等極端情況下，鋁塑膜很容易發(fā)生破損導(dǎo)致安全事故產(chǎn)生。這也就解釋了為什么日產(chǎn)要在4個(gè)單體組成的電池模塊外面再加一個(gè)鋁殼。
18650電池一般是鋼殼，安全性更好；而且前面也提到隨著18650電池生產(chǎn)工藝水平的的不斷提高，安全性也在不斷提高。
Tesla在應(yīng)對(duì)這些18650電池可能出現(xiàn)的安全事故上，也傾注了很多心血。如果一個(gè)單體電池出現(xiàn)溫度過(guò)高等異常情況，根據(jù)異常情況的惡劣程度，這枚電池或其所在的模組會(huì)斷電以防止事故的蔓延。由于單體容量小，只要不發(fā)生蔓延，事故的嚴(yán)重程度將是較低的。
關(guān)于成本
18650鋰離子電池具有容量大、壽命長(zhǎng)、安全性能高等特點(diǎn)，又因?yàn)轶w積小，重量輕，使用方便，深受消費(fèi)者的青睞。隨著人們對(duì)18650電池技術(shù)研究的不斷加深，使得電池的一致性、安全性都達(dá)到了非常高的水準(zhǔn)。作為最早的鋰離子電池，18650電池也是目前世界上最成熟、最穩(wěn)定的電池組合，至今仍然占據(jù)領(lǐng)先位置。我國(guó)每年生產(chǎn)18650電池約幾十億節(jié)，這一數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他材料的電池。
而Tesla采用18650電池，就可以利用日本松下等廠商之前的生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。在消費(fèi)類電子產(chǎn)品所用18650電池競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的情況下，松下等廠商與Tesla合作升級(jí)產(chǎn)品，將原有的生產(chǎn)線改良后用于生產(chǎn)動(dòng)力電池。工業(yè)生產(chǎn)有一個(gè)規(guī)模效應(yīng)，當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)模達(dá)到一個(gè)量級(jí)之后，成本會(huì)大大降低。一輛新能源汽車(chē)就需要成千上萬(wàn)節(jié)18650電池，因此單體的采購(gòu)成本可控。
可以說(shuō)，采用18650、21700等圓柱電池作為新能源電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力之源，在現(xiàn)階段可以說(shuō)是最優(yōu)的選擇。但是隨著電池技術(shù)工藝的成熟，未來(lái)也會(huì)出現(xiàn)更多新型的電池應(yīng)用在新能源電動(dòng)汽車(chē)上。
從成本來(lái)看,根據(jù)Tesla披露的電池價(jià)格信息,預(yù)計(jì)21700的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)售價(jià)為170美元/kWh,相比18650的售價(jià)185美元/kWh,價(jià)格下降幅度可達(dá)8.1%。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(shí)現(xiàn)9%左右的降幅,達(dá)到155美元/kWh。
