鉅大LARGE | 點擊量：778次 | 2021年12月03日
18650電池并不完美 未來是21700的天下
七月底，特斯拉公布旗下第四款車型Model3，新車根據續(xù)航里程有354公里和499公里兩款，以后可能會有高性能版本。其中售價最低3.5萬美元，使Model3成為特斯拉至今為止價格最親民的車型。
值得注意的是，能讓特斯拉推出如此平民級電動汽車的關鍵，在于其使用了加粗加長的升級版電池——21700電池。
與18650電池相同，特斯拉21700電池也是圓柱形鋰離子電池中的一種。其中“21”指電池直徑為21mm，“70”指高度為70mm，“0”代表圓柱體型的電池。
特斯拉取得初步領先
特斯拉推出21700電池并非是想引領技術方向，實際是迫于成本壓力。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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Model3項目成立之初，馬斯克就給這款車定了3.5萬美金的售價，但假如還是采用原來的18650電池，就會出現兩種結果，要么保證續(xù)航超出定價，要么保證定價降低續(xù)航能力，有關“挑剔”的馬斯克來說都很難接受。所以問題在于，有沒有一種電池在保證續(xù)航的同時降低成本，答案就是21700電池。
雖然18650電池為特斯拉崛起立下汗馬功勞，但馬斯克本人對它一直抱著懷疑態(tài)度，針對21700與18650電池，馬斯克在社交媒體表示：18650電池的出現完全是一場歷史事故，它是早期產品的標準，現在只有21700電池才能滿足電動汽車對電池性能的要求。
為何是21700電池？行業(yè)分析人士認為：21700型電池能量密度比我們熟知的18650型電池更高，而且成組之后成本反而會降低。選擇21700，不是它的絕對性能優(yōu)于其他型號，是物理性與經濟性綜合均衡的結果。
今年初，特斯拉正式宣布與松下聯合研發(fā)的新型21700電池開始小批量生產，年底將在千兆廠大規(guī)模投產供應Model3。
據悉，這套21700型電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右，比原來ModelS使用的18650電池能量密度提升20%以上，單體容量提升35%，系統(tǒng)成本卻降低10%左右。馬斯克表示：這套21700電池是目前可量產電池中能量密度最高且成本最低的電池。
優(yōu)勢明顯，但缺點值得警惕
21700電池有三大優(yōu)點。單體與成組能量密度都大為提高，以特斯拉生產的21700電池為例，從18650型號切換至21700型號后，電池單體電池容量可以達到3~4.8Ah，大幅提升35%，成組后能量密度依然提升20%。
由于單體能量密度更高，所以同等能量下所需電池單體的數量可減少約1/3，在降低系統(tǒng)管理難度的同時也將減少電池包采用的金屬結構件及電氣配件的數量。特斯拉18650電池系統(tǒng)成本約為171美元/Wh，改用21700后，預計系統(tǒng)成本約能實現9%左右的降幅，達到155美元/Wh。
由于降低了單體使用數量，再加上其它配件使用量降低，在保證同等容量前提下，動力鋰離子電池系統(tǒng)重量得到本質優(yōu)化。三星SDI改用一套新型21700電池之后，發(fā)現系統(tǒng)相比目前的電池減少10%重量。
既然能將電芯尺寸做大，進而提高電芯容量，那為何不采用尺寸與容量更大的電芯？
一般來說，圓柱電芯的物理尺寸新增不止提升能量密度，同時會降低電芯循環(huán)壽命和倍率等性能。據測算，容量每提升10%，循環(huán)壽命大約會降低20%；充放電倍率降低30~40%；同時電芯會有20%左右的溫升。
假如持續(xù)增大尺寸，電芯安全性和適配性都會降低，無形之中新增新能源汽車安全隱患和設計難度，這就是為何更大尺寸圓柱電池26500、32650等未能規(guī)?；紦髁魇袌龅脑颉?/p>
理論上，相比18650電池，21700電池壽命更短、同等容量充電時間更長與安全性更低。有關電動汽車來說，安全永遠是第一位的，為了防止大電池溫升過高出現火災，電池散熱系統(tǒng)必須設計更加合理。
能否取代18650？
從國家對動力鋰離子電池能量密度的指引目標來看，2020年動力鋰離子電池單體能量密度要突破300Wh/kg，動力鋰離子電池系統(tǒng)能量密度達到260Wh/kg。目前做的最好的18650電池達不到這個技術要求，大部分國產電池的密度都在100~150Wh/kg之間。
在時間有限條件下，產品型號改進遠比材料進步更加快速，所以通過新增體積來提高能量密度的21700電池勢必會成為公司重點考慮的對象。
鑒于21700電池的諸多優(yōu)勢，加上特斯拉的巨大行業(yè)影響力，該款電池很可能成為下一個圓柱電池發(fā)展趨勢。然而，雖是未來趨勢，但國內公司是否會像以前追隨18650電池那樣布局21700電池，還很難定論。
由于18650電池有很長的歷史發(fā)展積淀，適配性很強，形成了很大市場空間和應用范圍，除了應用于電動汽車領域外，還可以在筆記本電腦、3C數碼、無人機、電動工具等其它領域看到。
有關21700新電池而言，則還沒有形成有效的產業(yè)鏈，這無疑會大幅新增成本阻礙推廣進度。對此，特斯拉的解決辦法是在千兆廠大規(guī)模投產，手握50萬輛左右Model3訂單，加上需求量極大的太陽城（SolarCity），特斯拉足以消化掉這些產量。但這種方式僅限于特斯拉，對其它絕大部分廠家來說很難。
并且，國內的動力鋰離子電池市場也是近幾年才慢慢展開，絕大部分產線都是為生產18650電池而設定，甚至某些公司未來幾年的產量都是為18650而準備，可見業(yè)內對18650電池還是長期看好。
假如說這些市場需求不明顯和電池公司制造工藝不足是21700電池難以推廣的次要因素，那么國家在電池尺寸標準方面的相關政策就是判定21700電池命運的關鍵。
在工信部制定的《電動汽車用動力蓄電池產品規(guī)格尺寸》征求意見稿中，目前推薦的圓柱電池型號只有18650和32650兩種，假如這個政策一旦施行，意味著21700電池通往新能源汽車市場的大門已被關閉。
國內某動力鋰離子電池廠商負責人認為，21700圓柱電池在未來會形成趨勢，但假如國家制定的電池尺寸標準中沒有明確支持，這類型號電池的發(fā)展前景將沒有看上去那么美好。
不論如何，新能源汽車市場在快速推進，終端消費市場對續(xù)航有著迫切需求，它決定了廠家會優(yōu)先選擇密度高，綜合性能更好的電池，而政策也是為市場變化而調整。
如今，特斯拉已經扛起大旗率先沖進21700電池的戰(zhàn)場，國內的電池廠商們有的選擇跟隨，有的還在觀望。這可能是一場賭博，也可能是一場盛宴。
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