18650锂电池的优缺点主要有哪些
来源：宝鄂实业
2019-09-11 19:34
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1、关于一致性
18650电池是最成熟、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（20Ah~60Ah），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。微信公众号：深圳LED商会
对比另一款比较成功的纯电动汽车，日产的LEAF，它采用的是层叠式锂离子电池。这是因为日产与NEC合作多年，电池技术方面的积累很深厚，在品质控制方面有相当的功力。LEAF的电池来自AESC--日产与NEC的合资公司。
2、关于散热能力
层叠式电池的厚度薄、表面大，均热、散热能力都不错，因此日产LEAF很大胆地采用了被动式热管理系统（其实就是不管理），由空气的自然对流将热量带走。LEAF从单体，到四节单体电池两并两串组成的电池模块，再到由48个电池模块串联组成的电池组上没有任何风扇、冷却液管道等热管理系统。
反过来看特斯拉，18650电池的个头比较小，在正常充放电时单体电池内部的温差也不会太大。但是，6000多个单体电池的温差也应当保持在不超过5℃的范围内，这是一件非常困难的事情。但特斯拉做到了，怎么做到的？特斯拉的电池管理系统（BMS）相比其他电动汽车有哪些优势？
这些管道是冷却液的流道，流道均匀分布在电池模组中间，能让每只电芯能很好地跟水管接触，这样每只电芯在冷却时带走的热量也几乎一样，温差也就可以有效地控制在很小的范围内。
总结来说，由于采用了小容量的18650电池，特斯拉的热管理系统的复杂度是大大增加了。也就是说，如果仅从散热能力方面考虑，使用小容量的18650电池不是最优选择。
3、关于能量密度
谈到能量密度，我们需要先区分单体电池的能量密度与电池组的能量密度。
就单体电池的能量密度来看，18650电池要高于层叠式锂离子电池。日产LEAF所用的33Ah锂离子电池的能量密度是157Wh/kg、GM Volt所用的层叠式电池的能量密度约为150Wh/kg，而Roadster所用的18650电池的能量密度约为211Wh/kg。
但是，18650电池的管理系统更加复杂，由此额外增加的重量会使得电池组的能量密度远低于单体的能量密度。Roadster的电池组重量是450kg，能量密度是118Wh/kg，而LEAF电池组的重量是225kg，能量密度是107Wh/kg。在电池组方面，两者的能量密度不相上下。
4、21700电池随之诞生
目前应用比较广泛的18650电池已有多年的发展历史，相对其他类型电池技术虽然较成熟，但依然面临着产热高、成组复杂、无法实现快充等问题。在这样的背景下，21700圆柱三元电池应运而生。2017年1月，特斯拉与松下联合研发的新型21700电池开始量产，并强调这是目前可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池。微信公众号：深圳LED商会
电池21700是圆柱型电池的型号，21指圆柱电池的外径为21mm；70指圆柱电池的长度为70mm。21700是为了适应电动汽车对更长续行里程的要求，为提高车辆电池空间有效利用率，而开发出的新型号。同种材料，21700相比常见的18650圆柱锂电池，容量可以高35％以上。
21700四大优势：
1、电池单体容量提升35％。以特斯拉生产的21700电池为例，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％。
2、电池系统能量密度提升约20％。特斯拉发布的数据来看，早期使用的18650电池系统能量密度约250Wh/kg，后来其生产的21700电池系统能量密度在300Wh/kg左右，21700电池的体积能量密度比原有的18650高出近20％。
3、系统的成本预计下降9％左右。从特斯拉发布的电池价格信息分析，21700电池的动力锂电池系统售价为170美元/Wh，而18650电池系统的售价为185美元/Wh。在Model3上使用21700电池后，仅电池系统成本就可以下降约9％。
4、系统的重量预计下降10％左右。21700整体体积大于18650，随着单体容量提升后，单体能量密度更高，所以同等能量下所需电池单体的数量可减少约1/3，在降低系统管理难度的同时也将减少电池包采用的金属结构件及电气配件的数量，这进一步降低了电池的重量。三星SDI改用一套新型21700电池之后，发现系统相比目前的电池减少10％重量。
保持了18650型电池所具有的高可靠性和稳定性，21700电池性能在各方面均比18650有较大提升。此外，相较于其他电池型号，21700从电池原材料选用、制作工艺和技术流程等方面，都和技术较成熟的18650电池相似。因此18650与21700的产线大部分可以兼容，部分企业比较稳妥的办法是在生产线上做文章，将生产线向21700和18650兼容上靠拢。
动力电池追求高比能已成不可逆的趋势，众多电池企业开始把目光转向布局21700电池。一些企业的生产线从国外进口，但组装上都是自己进行，因此可以投入较少的成本，实现18650向21700的转化。
5、电动车电池的能量密度的重要性
这似乎就像在讨论心脏的跳动对于人体有多重要一样，一辆纯电动车，或者说的更标准一点，一辆电池动力车的性能、续航里程、可靠性都取决于其电池包内的电池数量以及单节电池内的能量密度。这个比较容易理解：总电量=电池数量×单节电池能量密度。
而现代汽车的结构设计其实已经很死板了，留给电池组的空间并不充裕，大部分车型都集中在坐舱地板下方，当然这也是出于安全和空间等方面的考虑。
所以说，电池数量已经被限制在某一个区间内，无法大幅提升。想要增强电池组的性能，唯有在能量密度上做文章。
6、关于安全性
由于层叠式锂离子电池一般采用铝塑膜封装，而铝塑膜的厚度薄、机械强度差，在汽车发生碰撞等极端情况下，铝塑膜很容易发生破损导致安全事故产生。这也是为什么日产要在4个单体组成的电池模块外面再加一个铝壳的原因。
18650电池一般是钢壳，安全性更好，而且前文也提到随着18650电池生产工艺水平的的不断提高，安全性也在不断提高。特斯拉在应对18650电池可能出现的安全事故上，也倾注了很多心血。如果一个单体电池出现温度过高等异常情况，根据异常情况的恶劣程度，这枚电池所在的模组会断开电路以防止事故的蔓延。由于单体容量小，只要不发生蔓延，事故的严重程度将是较低的。
7、关于成本
18650锂离子电池具有容量大、寿命长、安全性能高等特点，又因为体积小、重量轻、使用方便而深受消费者的青睐。随着人们对18650电池技术研究的不断加深，电池的一致性、稳定性都达到了非常高的标准。作为最早的锂离子电池，18650电池也是目前世界上最成熟、最稳定的电池，至今仍然在其应用领域占据领先位置。
而特斯拉采用18650电池，可以利用日本松下等厂商之前的生产线进行生产。在消费类电子产品所用18650电池竞争日趋激烈的情况下，松下等厂商与特斯拉合作升级产品，将原有的生产线改良后用于生产动力电池。工业生产有一个规模效应，当生产产品的规模达到一个量级后，成本将大大降低。一辆新能源汽车需要成千上万节18650电池，因此单体的采购成本可控。
