鉅大LARGE | 點擊量：558次 | 2021年08月10日
巨頭們“后18650電池”的開發(fā)與加工，我們要不要跟？
毫無疑問，特斯拉（Tesla）的成功極大地促使了國內(nèi)18650動力鋰離子電池的蓬勃發(fā)展，不僅電池廠繼續(xù)發(fā)力擴(kuò)產(chǎn)量，同時也帶動了上游原材料廠、設(shè)備供應(yīng)商，下游特色pack加廠的發(fā)展，創(chuàng)造了不少機(jī)會，應(yīng)當(dāng)是大功一件。
特斯拉超級電池廠投產(chǎn)后要用20700代替18650型號，國內(nèi)的很多18650廠、整車廠又一次的躁動起來了。
毫無疑問，特斯拉（Tesla）的成功極大地促使了國內(nèi)18650動力鋰離子電池的蓬勃發(fā)展，不僅電池廠繼續(xù)發(fā)力擴(kuò)產(chǎn)量，同時也帶動了上游原材料廠、設(shè)備供應(yīng)商，下游特色pack加廠的發(fā)展，創(chuàng)造了不少機(jī)會，應(yīng)當(dāng)是大功一件。
Tesla在公開場合談到超級電池廠（Gigafactory）投產(chǎn)后要加工20700型號來代替現(xiàn)有18650，這讓國內(nèi)的很多18650廠，整車廠又一次的躁動起來了，設(shè)備廠也躍躍欲試，談各種處理辦法，講20700的各種優(yōu)點，但事實是這樣的嗎，有無點醉翁之意不在酒？，倘若不好好討論，一味的跟隨更改，未必能有好的收益。
首先，我們了解一下相關(guān)的背景：
Tesla公開說明選擇20700的優(yōu)點：Ifthenewmeetsthesamelifeandsafetyrequirements，onceitisproducedatthesameyieldsandathighvolume，itwillofferabout3-4%increaseinenergydensityanda7%reducTIonincost，即在達(dá)到與18650同樣的良率和產(chǎn)量后，能帶來能量密度新增和成本下降兩個優(yōu)點，這從下表中也能得到充足體現(xiàn)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在此前后，Samsung公開開發(fā)21700，LG加工20650型號（見下表）。
國際上做18650的幾大巨頭都在并行著后18650電池的開發(fā)和加工，這對國內(nèi)帶來影響實屬必然，但面對各成體系，各有差異的尺寸，我們仿佛很難說出誰是誰非，我們要不要跟，跟誰？
其次，我們要初步算下經(jīng)濟(jì)賬：
HitechEnergy曾有個測算，倘若采用新尺寸電池后能量或體積都有很大的改進(jìn)（下圖）。
上面的計算但從電池的密集堆積來算，是存在很大出入的。在是不是進(jìn)行調(diào)整，不能單單的計算單體電池的體積和能量密度的多寡，國內(nèi)公司要考慮以下幾個問題：
1.單體能量的新增與系統(tǒng)能量新增的差異性
還是以HitechEnergy的計算為例，10S4p的18650和10S3p的21700的能量基本相同，那我們僅考慮單體的密集堆積進(jìn)行計算，可以得出：30支21700的體積是40支18650體積的1.1倍，質(zhì)量則為0.97倍。
（注：21700電池的質(zhì)量62.8g為按能量密度提高4%后的估算值。）
這僅僅是簡單的從單體的密集堆積角度考慮，在實際設(shè)計中還存在三個問題要進(jìn)一步核定：
1）單體電池之間的安全冗余空間的調(diào)整
由于21700/20700/20650電池容量的新增在實際pACK設(shè)計中要考慮單支電池安全失控后對周圍電池的影響及問題的可控性，所以要重新計算電池之間的安全設(shè)計距離，這個距離肯定要大于18650的（b》a），這進(jìn)一步新增了體積。
2）pACK零部件減少帶來的總體質(zhì)量的下降和成本的下降
采用20700/21700/20650后，由于同等能量下，電池數(shù)量減少（以21700為例，減少1/3），這會帶來整個pack內(nèi)部金屬連接件數(shù)量的減少，這會進(jìn)一步降低電池pack的質(zhì)量。
同時按Tesla供應(yīng)的pack的成本占據(jù)總系統(tǒng)成本的~24%（每年按加工10萬個70kWh系統(tǒng)的量核算），那么零部件的減少對整體成本的降低還是有一些貢獻(xiàn)的。
3）無用空間的有效使用問題
在18650系統(tǒng)空間排布中，必定會出現(xiàn)無用空間，但這些空間在采用20700/21700/20650后可能會得到有效使用。這僅是初判，真切情況取決于整車pack的空間布局，這對Tesla這種公司是可知的，他們肯定測算過N次，這也是他們所提及的。但對國內(nèi)18650電池廠而言，面對眾口難調(diào)的整車廠，這點是很不確定的，也許更改后無用空間會更多。
2.成本的降低是以量和高良率為前提的
panasonic、Samsung、LG的18650電池良率一般在98%以上（一次直通率），而國內(nèi)的一般控制在90%左右，電池的成本降低是以量和良率的不斷提高為基礎(chǔ)的，下圖為Tesla電池成本的降低圖。這里面存在的潛在風(fēng)險是：batterycostwillgoupslightlyin2017duetohighdepreciaTIoncharges，butlargercapacitypercellwillneutralizetheincreaseby2018.However，ifthefactoryisinstalledanduTIlizaTIonisbelow，say，70%，therewillbenocostadvantageoverevolutionarygrowth，evenin2020。
另外，有關(guān)b品電池（低容，非安全問題電池）的解決也涉及成本的核算，簡單為例按年產(chǎn)1億支電池為例，良率按90%計算，除去過程損耗，一年也有約500萬支的b品。目前18650電池的適配性很強(qiáng)，可以在3C，筆記本范疇進(jìn)行消化，基本能收回成本，但有關(guān)20700/21700/20650而言，尚沒有形成有效的產(chǎn)業(yè)鏈來消化這些電池，這無疑會新增成本。
3.更改尺寸的前期制備投入
在現(xiàn)有加工線上更改，緊要涉及裝配和化成設(shè)備更改。倘若是半自動線，裝配工序的模具調(diào)整要的投入不大；倘若是全自動線，調(diào)整帶來的成本新增還是要考慮的；化成、分容設(shè)備，尺寸的調(diào)整應(yīng)當(dāng)投資不大。
最后，我們考慮系統(tǒng)安全的邊界與單體容量的關(guān)聯(lián)性
國內(nèi)26650電池起步也比較早，電池的體積是18650的2倍。倘若非要提高容量，我們?yōu)樯趺床话l(fā)展26650，非要舍近求遠(yuǎn)？，唯一的問題是單體電池容量新增多少會對安全帶來影響，會不會出現(xiàn)安全與容量關(guān)系的拐點？，1.3倍就可以，2倍就不行？，這個問題暫時還不好回答，要進(jìn)行科學(xué)的計算，從pack角度去評估。
綜合考慮這個問題，在實際中要冷靜看待：
1.Tesla是例外，電池、系統(tǒng)、整車一體化，全產(chǎn)業(yè)鏈傾覆，可以做到設(shè)計的閉環(huán)，這與其它公司有根本性的差別，他們可以全面評估更改的利弊，這是國內(nèi)18650電池廠目前所不具備的。
2.面對20700/21700/20650以及國內(nèi)的26650，我們不能唯20700論，要與戰(zhàn)略整車客戶充足溝通，同時算好經(jīng)濟(jì)成本，b品（低容，非安全問題電池）要怎么樣消化，是不是有終端客戶？。
3.倘若是新建加工線，可以考慮產(chǎn)品尺寸的兼容。
所以在評估尺寸是不是調(diào)整時要全方位分解，戒備南橘北枳。
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