特斯拉电池系统尺寸从18650提高到21700有什么好处？

21700电池的这把火，则是由特斯拉 Model 3 全面启用21700三元锂电池开始，开启了一个圆柱电池提升容量的新阶段。特斯拉 Model 3的21700型电池系统，能量密度在300Wh/kg左右，比原来Model S使用的18650电池能量密度提升20%以上，单体容量提升35%，系统成本降低9%左右。

总结下来，尺寸从18650提高到21700，获得好处如下：

1）适当提高能量密度情况下，可以选择常规材料，性能稳定、性价比高；

2）可以适当进行多极耳机构设计，降低内阻；

3）同样能量密度下，可以选择快充特性石墨，改善快充性能；

4）适当增加直径和高度可以获得更多的有效体积。

5）单体电芯容量增大，辅助构件比例降低，降低PACK成本。

目前国际上能够批量生产21700电池的企业屈指可数，除了松下和特斯拉联合研发的21700电池量产外，先前三星SDI也曾展示相关21700产品，据了解该产品还没有进行批量生产。国内21700厂家，资料显示着手21700的厂家有比克，力神，亿纬锂能，天鹏电源，远东福斯特，猛狮新能等。

而32131电池，国轩高科发布，拟在合肥庐江建立32131圆柱电芯生产线。

单位体积容量与循环寿命、倍率、安全性是强相关因素：容量每提升10%，循环寿命大约会降低20%；容量每提升10%，充放电倍率降低30-40%；容量每提升10%，温升大约会提高20%，且呈几何级上升；能量密度越高，安全性风险越大。

基于18650电池的缺陷，随着政策要求电池能量密度的不断提高，提高了材料成本

a.新材料如NCA、硅碳等新材料供应链尚不成熟，成本高，供应难以稳定；

b.新材料制程对环境要求高，固定资产投资高，能耗巨大；单体电池容量低，PACK成组技术要求和成本偏高；

c.单体电芯最多适应正单、负双极耳结构，而且对能量密度影响较为显着；

d.高曲率部分比率较大，循环寿命受到较大影响；

e.高能量密度与高倍率充电同时要求时，设计空间已到极限。
更大直径圆柱锂离子电池将成为必然趋势，21相对18是更好的选择，32131系列也是未来一个方向，但基于目前技术水平及其他类型的竞争，短期内，难以呈现爆发式增长。

18650圆柱电池发展到今天，也存在着他的优缺点。

18650圆柱电池优点：
1）如前面所述，单体一致性较好；
2）单体自身力学性能好，与方形和软包电池相比，封闭的圆柱体，近似尺寸下，可以获得最高的弯曲强度；
3）技术成熟，成本低，但同时，成本优化的空间也已经消耗的差不多；
4）单体能量小，发生事故时，形式易于控制，但这一点也正在成为它被取代的理由。
18650圆柱电池缺点：
1）在电动汽车这个语境中，电池系统的圆柱单体数量都很大，这就使得电池系统复杂度大增，无论机构还是管理系统，相对于其他两类电池，系统级别的成本圆柱电池偏高；
2）在温度环境不均匀条件下，大量电芯特性异化的概率上升，当然，特斯拉之所以在设计之初选择18650，相信只是个无奈之选，因为10年前，能够大批量生产的合格动力电池，只有圆柱电池。而电池的安全和热管理需求，反而是它强大电控系统的研发动力。
3）能量密度的上升空间已经很小，2016年的新闻，超威把单体容量做到4050mAh，电芯比能量306Wh/kg，此后没有看到更高的记录。在既定空间内，只有死磕材料，公认是一条难走的路。