关于特斯拉21700型锂电池详解
来源：宝鄂实业
2019-06-20 11:47
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早在2017年初的投资者见面会上，特斯拉宣布与松下联合研发的新型21700电芯开始量产，特斯拉称这款电池将在 Gigafactory超级电池工厂生产，并强调这是目前可量产的圆柱电芯中能量密度最高且成本最低的产品。随后，国内的企业纷纷涌入21700的大军：
21700 圆柱电池：究竟有何神奇之处？
6月28日，亿纬锂能宣布其21700电池成品在湖北金泉下线，2019年正式投放市场；
7月3日，智慧能源正式公布其21700电池生产计划，智慧能源将新建6条21700产品生产线；
7月20日，苏州力神年产4GWh 21700动力电池项目正式宣布投产。
出于电池材料性能的限制，通过增加体积来提高能量密度成为企业重点考虑的对象；然而，圆柱电池的物理尺寸增加同时也会降低循环寿命、倍率和安全性；虽然对于生产18650电池到企业来说，产线通用生产变更成本较低，但一味的增大电池尺寸并不是长久之计。
21700有何神奇之处从18650到21700 圆柱电池真的越大越好吗？
21700与18650电池最直观的区别就是尺寸变大了。
由于电池材料性能的限制，通过增加体积来提高能量密度成为企业重点考虑的对象。我国明确提出要在2020年动力电池单体能量密度突破300Wh/kg，动力电池系统能量密度达到260Wh/kg；2025年动力电池系统能量密度要达到350Wh/kg。动力锂电池持续提升的能量密度要求势必持续助推动力锂电池型号的变革。
从18650到21700 圆柱电池真的越大越好吗？
今年初特斯拉披露的信息来看，在现有条件下，其生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右，比其原来18650电池系统的250Wh/kg约提高20%。电池单体电池容量的提升意味着同等能量下所需电芯的数量减少约1/3，如此以来降低了系统管理难度、简化金属结构件等配件数量，虽然单个电芯的重量和成本提升了，但是电池系统PACK的重量和成本却得到了降低。
“大号”电池是物理性与经济性综合均衡的结果。
有研究人员称，圆柱电池的物理尺寸增加不止提升能量密度，同时会降低循环寿命和倍率等性能。据测算，容量每提升10%，电池循环寿命大约会降低20%；充放电倍率降低30~40%；同时电池会有20%左右的温升。如持续增大尺寸大话，就将面对牺牲安全性所带来的风险，这就是为什么26500、32650圆柱电池等未能规模化占据动力电池主流市场的原因。
21700电池的优势
电池能量密度提升20%以上
21700电池的能量密度要优于18650电池。从特斯拉披露的信息看，在现有条件下，其生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右，比其原来18650电池系统的250Wh/kg约提高20%。从松下的动力锂电池单体的测试数据来看，其21700电池的体积能量密度远高于18650型电池单体。单体电芯能量密度的提升要远高于成组后提升的20%幅度。
21700电池有哪些硬伤?
电池系统成本下降9%左右
锂电大数据根据Tesla披露的电池价格信息，预计21700的动力锂电池系统售价为170美元/KWh，相比18650的售价185美元/KWh，价格下降幅度可达8.1%左右。18650的系统的成本约为171美元/KWh，改用21700后，系统成本约能实现9%左右的降幅，达到155美元/KWh。
单体容量提升后，PACK所需配件数同比例减少带动PACK成本下降。从18650型号切换至21700型号后，电池单体电池容量可以达到3~4.8Ah，大幅提升35%，同等能量下所需电池的数量可减少约1/3，Tesla Models电动汽车使用7104节18650电池串并联成电池组，在新款Models 3上，采用21700后，电池节数必将大幅减少。在降低系统管理难度的同时将同比例的减少电池包采用的金属结构件及导电连接件等配件数量，特斯拉的Pack成本占总系统成本约24%，预计电池包成本降幅较为可观。
21700电池有哪些硬伤?
21700电池的问题
下游市场是否接受改变？
“18650的适配性很强，除了在电动汽车外，还可以在3C数码、无人机、电动工具等其它领域消化。但对于21700 而言，尚没有形成有效的产业链来消化这些电池，这无疑会增加成本。”
电池企业生产何种型号的电池，要受多种因素影响。目前新能源汽车界所强调的“正向研发”，要求从功能入手设计结构，这也决定了必须从使用入手去反推电池型号和规格，因此，电池型号是否更换主要还是看下游市场。
政策是否支持？
“工信部制定的《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》征求意见稿中，推荐的圆柱电池型号只有18650和32650两种，一旦强制统一则会对其它型号的电池不利。”江苏索尔新能源科技股份有限公司董事长季伟源认为，21700等型号的圆柱电池在未来会形成趋势，但如果国家制定的电池尺寸标准中没有明确支持，这一类型号的发展前景将没有看上去那么美好。
特斯拉取得初步领先
特斯拉推出21700电池并非是想引领技术方向，实际是迫于成本压力。
在Model 3项目成立之初，马斯克就给这款车定了3.5万美金的售价，但如果还是采用原来的18650电池，就会产生两种结果，要么保证续航超出定价，要么保证定价降低续航能力，对于“挑剔”的马斯克来说都很难接受。所以问题在于，有没有一种电池在保证续航的同时降低成本，答案就是21700电池。
虽然18650电池为特斯拉崛起立下汗马功劳，但马斯克本人对它一直抱着怀疑态度，针对21700与18650电池，马斯克在社交媒体表示：18650电池的出现完全是一场历史事故，它是早期产品的标准，现在只有21700电池才能满足电动汽车对电池性能的要求。
为什么是21700电池？行业分析人士认为：21700型电池能量密度比我们熟知的18650型电池更高，而且成组之后成本反而会降低。选择21700，不是它的绝对性能优于其他型号，是物理性与经济性综合均衡的结果。
据悉，这套21700型电池系统的能量密度在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%，系统成本却降低10%左右。马斯克表示：这套21700电池是目前可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池。说到21700成本的运用，特斯拉并不是首屈一指的企业，早在2015年，松下集团就首先在自主研发的电动自行车上就使用了这种电池。之后特斯拉看到了这种电池的运用成果，于是向松下提出购买升级需求，加上二者长期的电池供需合作关系，在新车Model3使用上21700电芯也就顺理成章了。
国内大量车企开始在电动车上使用18650型号电池，也大半是受了特斯拉的影响，如今特斯拉改换21700电池，想必仍然会有一大批车企紧随其步伐。不过，电池虽然在更新换代，但目前新能源行业的发展仍因电池技术的瓶颈而受到掣肘，但愿企业在纷纷投向造车领域的同时，也能有自主研发核心技术的精神。
