特斯拉将18650电池更换为21700电池的缘由是什么？
来源：宝鄂实业
2019-06-15 20:43
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电池规格只限定了电池的尺寸大小，单从规格是很难判断出这种电池相对于之前的18650电池有多大的技术进步。即使都是相同的18650规格，现在各家电池企业的产品质量也是良莠不齐，就像即使都叫酱香型白酒，有的可以上国宴，有的只能上流水席。我更关心的是，Tesla 做出变化规格的决定，反映了这家公司怎样的现状及心态。我认为至少有如下几点值得探讨：
1.Tesla借由与松下深度合作的Gigafactory 掌握了电池单体生产技术，进而打通从原材料、电池单体、电池模块、电池组到传动系统、整车的整套技术链条，并且可以在自己完全控制的技术链里优化若干基础部件达到最佳整体性能。
单体电池的构型选择、容量设计和尺寸设计是电动汽车里面一个很重要的问题，关系到上上下下、方方面面的很多因素。Tesla之前没有单体电池生产能力，选择18650电池是在自身需求与市场供给之前所找到的一个艰难平衡点。
通过投资Gigafactory及与松下的战略合作，Tesla 具备了单体电池的研发生产能力，必然会重新审视产品设计流程，选择生产最适合自己的单体。
我们在这个(单体电池选择)问题上花费了大量的时间。这是一个很有趣的问题，包含着许多相互制衡的矛盾因素。当你把电池尺寸增加时，有一些性能会变好，但另一些会变差。18650这一构型得到广泛使用只是出于历史的巧合，我们早期的产品也使用了这一构型。
我们重新审视了这些互相制衡的矛盾，最终优化得到现在的21-70构型，比之前的18650要大一些。如果你把这些圆柱形的21-70电池排在一起，最终是可以(在一个固定的包内)得到更多的活性物质(进而得到更多容量)。总的来说，这是一个成本优化问题。
Musk的大概意思是说:
这真的是从物理和经济两方面因素做出的计算结果决定的(看他用了他经典的 “first principle thinking” 梗，学习ab initio的同学要吐槽下这算哪门子第一性)。这是我们分析一切事物的方法。假设这个世界上本来没有单体电池，那我们要怎么去设计它?这个设计应当满足我们对最终产品特性的要求。18650(对Tesla来说)不是最优设计。
2.宣布采用新规格电池，意味着对Gigafactory产量和品质控制的自信。
Gigafactory的年产量号称将与现在全球所有电池企业年产量之和相当，颇有美帝海军吊打全球之风。在如此大的产量之下，微小的非良品率也意味着极大的非良品量(资料称目前业界最佳的松下、三星、LG的18650电池生产线一次直通率在98%以上，国内一般在90%左右)。
大量的非良品(只是容量、电阻等未达到要求，不是安全问题)，满足不了电动汽车的极严苛要求，还可以转而消化在无人机、笔记本电脑等其他领域。Tesla放弃使用18650规格意味着失去了部分现有的消化途径。
这可能反映了：1)Tesla对良品率有充分的自信;2)Gigafactory的巨大产量将使Tesla在电池市场拥有极大话语权，大到让这些现有的消化途径采用21-70构型。18650电池是最早、最成熟、最稳定的锂离子电池，广泛应用在电子产品中。多年来，日本厂商在18650电池的生产工艺上积累了大量的经验，使得产出的18650电池的一致性、安全性都达到了非常高的水准。
相比之下，层叠式锂离子电池远远没有成熟，常见的有方形电池、软包电池，甚至连尺寸、大小、极耳位置等都不统一，电池厂商所具备的生产工艺也不能满足条件，大多数以人为控制为主，电池的一致性达不到18650电池的水准。如果电池的一致性达不到要求，大量电池串、并联形成的电池组的管理也将不能让每个电池的性能更好地发挥，而18650电芯可以解决这一问题。
总结来说，18650电池的单体容量小，所需的单体数量会很多(Model S有7104只)，但是一致性很好；层叠式电池的容量可以做得较大(20 Ah到60 Ah)，单体数量可以降低，但是一致性差。相比之下，现阶段很难投入大量的人力物力与电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺。因此，在研发Roadster和Model S的时候，Tesla的唯一选择是从市场上去购买电池，自行开发电池系统。开发一套管理6000多节单体一致性很好的电池系统与开发一套200多节一致性很差的电池系统，相比之下，前者的技术难度应该更低一些。即使单体电池数目增多，但是如果这些电池的性能是可靠的，管理起来还是容易一些。
