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18650电池并不完美?锂电池未来是21700的天下?

2018-01-15 10:48:08.0 来源:http;//dc.99114.com

七月底,特斯拉发布旗下第四款车型Model 3,新车根据续航里程有354公里和499公里两款,以后可能会有高性能版本。其中售价最低3.5万美元,使Model 3成为特斯拉至今为止价格最亲民的车型。


值得注意的是,能让特斯拉推出如此平民级电动车的关键,在于其使用了加粗加长的升级版电池——21700电池。


与18650电池一样,特斯拉21700电池也是圆柱形锂电池中的一种。其中“21”指电池直径为21mm,“70”指高度为70mm,“0”代表圆柱体型的电池。


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。


能否取代18650?


从国家对动力锂电池能量密度的指引目标来看,2020年动力电池单体能量密度要突破300Wh/kg,动力电池系统能量密度达到260Wh/kg。目前做的最好的18650电池达不到这个技术要求,大部分国产电池的密度都在100~150Wh/kg之间。


在时间有限条件下,产品型号改进远比材料进步更加快速,所以通过增加体积来提高能量密度的21700电池势必会成为企业重点考虑的对象。



鉴于21700电池的诸多优势,加上特斯拉的巨大行业影响力,该款电池很可能成为下一个圆柱电池发展趋势。然而,虽是未来趋势,但国内企业是否会像以前追随18650电池那样布局21700电池,还很难定论。


由于18650电池有很长的历史发展积淀,适配性很强,形成了很大市场空间和应用范围,除了应用于电动汽车领域外,还可以在笔记本电脑、3C数码、无人机、电动工具等其它领域看到。


对于21700新电池而言,则还没有形成有效的产业链,这无疑会大幅增加成本阻碍推广进度。对此,特斯拉的解决办法是在千兆工厂大规模投产,手握50万辆左右Model 3订单,加上需求量极大的太阳城(Solar City),特斯拉足以消化掉这些产量。但这种方式仅限于特斯拉,对其它绝大部分厂家来说很难。


并且,国内的动力电池市场也是近几年才慢慢展开,绝大部分产线都是为生产18650电池而设定,甚至某些企业未来几年的产能都是为18650而准备,可见业内对18650电池还是长期看好。


如果说这些市场需求不明显和电池企业制造工艺不足是21700电池难以推广的次要因素,那么国家在电池尺寸标准方面的相关政策就是判定21700电池命运的关键。


近日获悉,GB/T 34013-2017标准明确规定了电动汽车动力电池单体、模块和标准箱规格尺寸,适用于电动汽车上的锂离子电池、金属铅化物镍蓄电池和其他类型蓄电池。小编从GB/T 34013-2017标准中看到,主要的圆柱电池尺寸有18650、21700等类型。下图:圆柱形电池尺寸系列

圆柱形电池尺寸系列.jpg

 注:N1——圆柱电池的直径;N3——不包含极柱的电池高度。

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%。国内现在拥有18650、21700、26650、32650等圆柱电池路线,专家认为,对国内动力电池市场来说,确立标准还需要一段长时间的修行。

不可否认,21700型号的圆柱电池在未来会形成趋势。据了解,在第八批推荐目录中,南京金龙客车制造有限公司和北汽(常州)汽车有限公司各有一款纯电动厢式运输车采用了力神的21700电池。资料显示,该电池单体容量为4.0Ah,系统能量密度为133.64Wh/kg。显然,目前21700电池的各项性能指标还不足够亮眼,仅仅是“加长加粗”的18650电池而已。

总之,从国内现状而言,21700市场尚处于起步阶段,未来还有一段艰辛的路要走。


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