鉅大LARGE | 點擊量：1156次 | 2021年12月07日
圓柱動力鋰電池從18650過渡到更大尺寸的可行性分析與探討
眾所周知，特斯拉電動汽車的成功極大地促進了國內18650動力鋰離子電池的蓬勃發展，假如特斯拉將18650電池更換為更大尺寸的電池，會否再次引起跟風潮?
據外媒報道，特斯拉總裁馬斯克對外宣布，將和松下合作設計并生產全新的21700高性能電池以全面替代現有的18650電池。該型號電池將于2017年在位于內華達州的Gigafactory廠正式投產，裝配在新車型Model3上，目前該車型預定量已經超過40萬輛。
“新電池將會擁有最佳的能量密度，成本也將是最低的。”隨著產量的有序提升，馬斯克表示希望通過大規模量產電池將每輛Model3的成本降低30%左右，同時解決特斯拉交貨緊張的問題。
業內人士指出，特斯拉采用21700電池對其降低電池成本、提升產量和續航里程、奠定其在電動汽車領域的地位具有積極用途，同時也是未來圓柱電池的發展趨勢。但國內電池公司是否要跟隨，還要根據下游終端市場的需求、國家相關政策、電池公司的競爭策略以及制造工藝水平等因素來綜合考慮。
圓柱電池尺寸變大降成本明顯
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%
經過多年研發制造的相關相關經驗積累，18650電池以尺寸高度標準統一、制造工藝成熟、安全性和一致性高、成本低、能量密度高等優點得到了業內的高度認可，被廣泛應用于各個領域。
特斯拉的成功也使得18650電池成為了越來越多電動乘用車和物流車的重要選擇。
然而，隨著電動汽車市場的進一步擴大和續航里程不斷提升的要求，整車公司對動力鋰離子電池在能量密度提升、制造成本下降、循環壽命提升和產品特色屬性等方面都提出了更高的要求。在原材料屬性尚未突破的情況下，適當放大圓柱電池的直徑和高度以獲得更多的電池容量成了一種可行方法。
特斯拉選擇21700電池時公開表示，在達到與18650同樣的良品率和產量后，能帶來能量密度新增和成本降低兩大優勢，進而降低新車型的整車成本和車身重量。據悉，特斯拉現款電動汽車采用的18650電池組據悉能量密度約為250Wh/kg，ModelS的電池組成本低于190美元/千瓦時。
在眾多業內人士看來，特斯拉的策略是合理且可行的。
“盡管小電池單體可控性高，但這并不意味著小電池就會成為主流方向。從動力鋰離子電池在車上應用趨勢上看，還是要往大電池的方向走，具體多大，要以單體電芯發生內短路時能夠有效控制作為衡量標準。”蘇州宇量電池有限公司董事長毛煥宇博士對高工鋰電網表示，宇量一開始做的就是26800型號電池，相當于2.5個18650電池尺寸，在成本和能量密度上有優勢，在產品的質量和性能上也有能力把控。
毛煥宇博士進一步介紹，從技術角度來看，圓柱電池從18升級到21的難度并不大，制造難度并不會大幅提升。
從生產成本角度來看，圓柱電池尺寸做大可新增單體電芯的容量體積、減少電芯數量和焊接次數，降低制造成本。在現有產線更改和設備更換的前期投入也不會太大。同時，尺寸增大意味著電池數量減少，在PACK過程中的金屬連接件的數量也將減少，從而降低電池包的重量和成本。
從市場角度來看，大圓柱電池以其成本優勢也會在更多電動汽車得到上應用。
毛煥宇博士的觀點得到了眾多業內人士的認可，也有其它電池公司選擇了跟宇量相似的競爭策略。
“大圓柱電池在單體制造和PACK成組方面都有明顯的降成本優勢。”北京普萊德新能源電池科技有限公司副總裁原誠寅指出，降低電池成本是整車公司提升整車競爭優勢的重要途徑。
“我們專注于26650，擁有自主電芯技術、電池組專利技術和電池管理系統核心技術，目前PACK組技術已同歐美技術接軌、具備國內首家特斯拉同等PACK工藝。”東莞力朗電池科技有限公司副總經理林健指出，公司選擇26650型號一方面可以避開與18650的同質競爭，同時也防止了電池尺寸太大出現的安全性風險，公司產品在電動汽車、儲能以及電動工具等領域都可以廣泛應用。
國內電池公司受影響較小
盡管特斯拉已經明確表示要使用21700電池，大圓柱電池的優勢也比較明顯。但業內人士表示，國內做圓柱形電池公司所受到的影響比較小，在相當長的一段時間內國內還是以18650為主。
“特斯拉的整車結構和PACK方法設計高度統一，更換電池型號比較容易，但國內電動汽車的車型、PACK、電池型號都沒有標準。下游市場需求不明朗，電池公司盲目跟隨轉型會有很大的風險。”上海德朗能動力鋰離子電池有限公司總經理陳瑤認為。
陳瑤表示，特斯拉的方式并不一定適合國內所有的電池公司，電池尺寸要不要更改重要看下游應用終端有沒有市場需求。目前國內18650還有很大的市場空間和應用范圍，因此國內圓柱電池尺寸大規模更改還要很長的時間。
盡管圓柱電池從18650變更為21700等大尺寸并不困難，但并不意味著所有的電池公司都有這種生產工藝和能力，這也是圓柱電池尺寸變更的一個阻礙。
電池的成本降低是以產量和良率為基礎的，松下、三星SDI、LG化學的18650電池良率一般在98%以上，而國內的良率一般在90%左右，這意味著會出現大量的B品電池要處理，這有關大圓柱電池而言也是個嚴峻的挑戰。
“圓柱電池尺寸太大也不行，除了安全性問題之外，在適配性上也有困難。”陳瑤指出，18650的適配性很強，除了在電動汽車外，還可以在3C數碼、無人機、電動工具等其它領域消化。但有關20700/21700/20650而言，尚沒有形成有效的產業鏈來消化這些電池，這無疑會新增成本。
從目前國內電池公司大規模生產以及新建產線的情況來看，除沃特瑪、慧通天下、宇量電池、力朗電池等少數幾家生產不同型號的圓柱電池之外，其它圓柱電池公司還是以18650電池為主。
事實上，國內的整車公司出于差異化競爭的要，對電池供應商在電池型號上提出了諸多要求，導致國內電池型號非常混亂，沒有統一的標準，而18650因為尺寸統一則成為了雙方都比較容易接受的方法。
“特斯拉之所以要用21700替代18650是要走自己的技術路線，是根據其車身結構和PACK方法系統優化量身定制的。當它把電池尺寸定好之后，今后幾年的車型都會以此為標準，規模化量產之后可以大大降低制造成本。”蘇州市博得立電源科技有限公司總經理沙建龍告訴高工鋰電網，國內的大圓柱電池市場還沒有形成規模，對21700的需求也不大，因此對國內電池公司沒有太大的影響。
除了市場需求不明顯和電池公司制造工藝不足之外，國家在電池尺寸標準方面的相關政策也對國內電池尺寸的選擇存在重大影響。
“工信部制定的《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》征求意見稿中，推薦的圓柱電池型號只有18650和32650兩種，一旦強制統一則會對其它型號的電池不利，所以電池廠也不敢貿然生產。”江蘇索爾新能源科技股份有限公司董事長季偉源認為，21700等型號的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，這一類型號就難以發展了。
上述業內人士判斷，特斯拉更換電池型號具有積極用途，但不會對國內圓柱電池公司出現太大的影響。盡管目前已有電池公司在圓柱電池尺寸升級上有所準備，但過渡速度不會太快，下游應用終端是否存在市場需求還是決定這一問題的關鍵所在。
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