DQZHAN技術(shù)訊：關(guān)于18650電池以及21700電池概念及其優(yōu)勢詳解
隨著近幾年新能源汽車的火熱發(fā)展，鋰電池也隨之大火。動力電池一直是新能源汽車的重要領(lǐng)域，誰掌握了動力電池，誰就掌握了新能源汽車。而在動力電池中，*受矚目的當(dāng)屬鋰離子電池。
鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5～2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)，鋰離子電池的這些優(yōu)點使其在新能源汽車領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
如今應(yīng)用較廣泛的圓柱鋰離子電池有18650電池以及21700電池。
18650電池：
18650電池原指鎳氫電池和鋰離子電池，由于鎳氫電池現(xiàn)在比較少用，所以現(xiàn)在多指鋰離子電池。18650是鋰離子電池的鼻祖--日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號，其中18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示為圓柱形電池。常見的18650電池有三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池。
說起18650電池，就不得不提起特斯拉，特斯拉在進(jìn)行電動汽車電池開發(fā)時，測試了很多種類的電池，但*后把目標(biāo)鎖定在18650電池，將18650電芯作為新能源電動汽車電池的技術(shù)路線。可以說，特斯拉之所以能夠擁有不遜于傳統(tǒng)燃油車的性能表現(xiàn)，除了電動機技術(shù)之外，還要得益于特斯拉先進(jìn)的電池技術(shù)。那么特斯拉為何選定18650電池作為其動力之源呢?
優(yōu)點
工藝成熟 一致性高
在進(jìn)入新能源汽車領(lǐng)域前，18650電池便已廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品中，是*早、*成熟、*穩(wěn)定的鋰離子電池，經(jīng)過多年的經(jīng)驗累積，日本廠商將18650電池在消費類產(chǎn)品所積累的先進(jìn)技術(shù)極好地應(yīng)用于車載電池領(lǐng)域。松下是全球電池技術(shù)和規(guī)模*大的企業(yè)之一，相較于其他廠商，產(chǎn)品缺陷*少，規(guī)模較大，也便于從中挑選出一致性好的電池。
相比之下，其他電池例如層疊式鋰離子電池遠(yuǎn)不夠成熟，許多產(chǎn)品連尺寸、大小等都不能統(tǒng)一，電池廠商所具備的生產(chǎn)工藝也不能滿足條件。總的來說，電池的一致性達(dá)不到18650電池的水準(zhǔn)。如果電池的一致性達(dá)不到要求，大量電池串、并聯(lián)形成的電池組的管理也將不能讓每個電池的性能更好地發(fā)揮，而18650電芯可以很好地解決這一問題。
**性能高
18650鋰電池**性能高，不爆炸，不燃燒;無毒，無污染，經(jīng)過RoHS商標(biāo)認(rèn)證;且耐高溫性能好，65度條件下放電效率達(dá)100%。
18650電池一般采用鋼殼封裝，在汽車發(fā)生碰撞等極端情況下，更能盡量減少**事故的發(fā)生，**性更高。除此之外，18650每個電池單元的尺寸小，將每個單元的能量可控制在較小的范圍，與使用大尺寸電池單元相比，即使電池組的某個單元發(fā)生故障，也能降低故障帶來的影響。
能量密度高
18650鋰電池的容量一般為1200mah～3600mah之間，而一般電池容量只有800mah左右，如果組合起來成18650鋰電池組，那18650鋰電池組可以突破5000mah。它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5到2倍，而且具有很低的自放電率。18650電芯的能量密度目前能夠達(dá)到250Wh/kg的水平，滿足特斯拉高續(xù)航里程的要求。
成本低 性價比高
18650鋰電池的使用壽命很長，正常使用時循環(huán)壽命可達(dá)500次以上，是普通電池的兩倍以上。18650產(chǎn)品的技術(shù)成熟程度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造技術(shù)還有制造設(shè)備，以及衍生的18650模組的技術(shù)都很成熟，這些都使得它的運行成本和維護成本降低。
目前應(yīng)用比較廣泛的18650電池已有多年的發(fā)展歷史，相對其他類型電池技術(shù)雖然較成熟，但依然面臨著產(chǎn)熱高、成組復(fù)雜、無法實現(xiàn)快充等問題。在這樣的背景下，21700圓柱三元電池應(yīng)運而生。
2017年1月4日，特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型21700電池開始量產(chǎn)，并強調(diào)這是目前可量產(chǎn)電池中能量密度*高且成本*低的電池。
21700電池：
電池21700是圓柱型電池的型號，具體指：21——指圓柱電池的外徑為21mm;700——指圓柱電池的高度為70.0mm。
這是為了適應(yīng)電動汽車對更長續(xù)行里程的要求，為提高車輛電池空間有效利用率，而開發(fā)出的新型號。同種材料，21700相比常見的18650圓柱鋰電池，容量可以高35%以上。
新型21700具有四大顯著的優(yōu)勢：
(1)電池單體容量提升35%。以特斯拉生產(chǎn)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(dá)到3～4.8Ah，大幅提升35%。
(2)電池系統(tǒng)能量密度提升約20%。特斯拉披露的數(shù)據(jù)來看，早期使用的18650電池系統(tǒng)能量密度約250Wh/kg，后來其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)能量密度在300Wh/kg左右，21700電池的體積能量密度比原有的18650高出近20%。
(3)系統(tǒng)的成本預(yù)計下降9%左右。從特斯拉披露的電池價格信息分析，21700電池的動力鋰電池系統(tǒng)售價為170美元/Wh，而18650電池系統(tǒng)的售價為185美元/Wh。在Model3上使用21700電池后，僅電池系統(tǒng)成本就可以下降約9%。
(4)系統(tǒng)的重量預(yù)計下降10%左右。21700整體體積大于18650，隨著單體容量提升后，單體能量密度更高，所以同等能量下所需電池單體的數(shù)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(jié)構(gòu)件及電氣配件的數(shù)量，這進(jìn)一步降低了電池的重量。三星SDI改用一套新型21700電池之后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)相比目前的電池減少10%重量。
保持了18650型電池所具有的高可靠性和穩(wěn)定的性能，21700電池性能在各方面均比18650有較大提升。此外，相較于其他電池型號，21700從電池原材料選用、制作工藝和技術(shù)流程等方面，都和技術(shù)較成熟的18650電池相似。因此18650與21700的產(chǎn)線大部分可以兼容，部分企業(yè)比較穩(wěn)妥的辦法是在生產(chǎn)線上做文章，將生產(chǎn)線向21700和18650兼容上靠攏。
動力電池追求高比能已成不可逆的趨勢，眾多電池企業(yè)開始把目光轉(zhuǎn)向布局21700電池。一些企業(yè)的生產(chǎn)線從國外進(jìn)口，但組裝上都是自己進(jìn)行，因此可以投入較少的成本實現(xiàn)18650向21700的轉(zhuǎn)化。
目前國內(nèi)廠商代表有力神電池、比克電池、億緯鋰能、猛獅科技等企業(yè)，除此之外，天臣新能源、天鵬電源、創(chuàng)明新能源、智慧能源、智航新能源、橫店東磁、海四達(dá)、安徽泰能等電池企業(yè)也紛紛布局21700電池。
力神電池
2015年通過華霆動力開始大規(guī)模給江淮供應(yīng)圓柱18650三元電芯。2017年7月20日宣布其21700產(chǎn)線正式投產(chǎn)，這是國內(nèi)頭個為21700產(chǎn)品定制的產(chǎn)線。
據(jù)了解，天津力神的子公司蘇州力神21700電池日出貨量在40萬支以上，月產(chǎn)量實現(xiàn)超過1000萬支。隨著產(chǎn)能及直通率的不斷提升，年底可實現(xiàn)月2000至2500萬支的月產(chǎn)量，年產(chǎn)量預(yù)計1.6億支。
比克電池
比克電池在今年展示了18650-3.0Ah高能芯，其18650電芯單體能量密度已達(dá)國際**水平。比克18650-3.0Ah高能芯產(chǎn)品采用先進(jìn)的全自動生產(chǎn)線，已在鄭州中牟的比克產(chǎn)業(yè)園實現(xiàn)量產(chǎn)，產(chǎn)能達(dá)6.5GWh，日產(chǎn)可達(dá)200萬顆，目前已投入市場應(yīng)用。
據(jù)比克電池總工程師駱兆軍透露，比克電池的21700電芯已經(jīng)完成多次下線內(nèi)測，4.8Ah21700圓柱電池已開始小批量試樣，預(yù)計2018年第四季度能實現(xiàn)大批量出貨，計劃年底推出5.0Ah產(chǎn)品。
億緯鋰能
2017年6月28日，億緯鋰能“湖北金泉二區(qū)投產(chǎn)暨三區(qū)啟動儀式”在湖北金泉舉行。億緯鋰能圓柱三元電池生產(chǎn)線正式竣工投產(chǎn)，這標(biāo)志著我國圓柱三元電池正式邁入21700時代。關(guān)于21700電池的未來發(fā)展規(guī)劃，億緯鋰能技術(shù)部總監(jiān)何巍表示，億緯鋰能未來三年計劃將21700電池的能量密度提升到260Wh/kg，預(yù)計2019年問世。
猛獅科技
在詔安生產(chǎn)基地實現(xiàn)**條18650生產(chǎn)線順利達(dá)產(chǎn)后，猛獅科技投入研發(fā)力量開發(fā)了21700型圓柱電芯。2017年8月16日，猛獅科技2GW產(chǎn)能的21700電池產(chǎn)線開始建設(shè)，預(yù)計2019年上半年全部達(dá)產(chǎn)。
天臣新能源
公司的18650電池主要用于“一高一低”兩個領(lǐng)域，“高”指類似特斯拉的**乘用車;“低”指10萬元以下的微型車、物流車等。據(jù)悉其21700電池已經(jīng)試產(chǎn)，預(yù)計在2018年內(nèi)正式投產(chǎn)，單體電池容量4.5Ah。
天鵬能源
預(yù)計2018年公司總產(chǎn)能將達(dá)到6GWh左右。二號生產(chǎn)基地配置的設(shè)備兼容生產(chǎn)21700型產(chǎn)品，可實現(xiàn)18650型和21700型的任意切換，產(chǎn)品能量密度可達(dá)200-240Wh/Kg。
創(chuàng)明新能源
國內(nèi)*早批量裝車的三元18650電池生產(chǎn)企業(yè)之一，動力電池?fù)碛斜姸噘Y質(zhì)優(yōu)越的合作車企。據(jù)此前報道公司在早期就已經(jīng)開始著手21700產(chǎn)品的研發(fā)，其21700產(chǎn)線正在測試階段。
智慧能源
三元18650型鋰電池已有產(chǎn)能超3GWh， 2017年重點布局21700型電池，新建6條21700-5Ah的自動化生產(chǎn)線，21700總規(guī)劃規(guī)模達(dá)7GW。目前已和國內(nèi)主流新能源智能汽車企業(yè)形成配套合作關(guān)系，并持續(xù)拓展戰(zhàn)略客戶新興互聯(lián)網(wǎng)車企等。
智航新能源
已有的18650電芯產(chǎn)線進(jìn)行升級，且已經(jīng)研發(fā)了21700鋰電池并具備相關(guān)生產(chǎn)條件，會根據(jù)市場的實際情況適時推出21700鋰電池。
橫店東磁
2016年起開始涉足動力電池產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)的動力電池主要為18650型，計劃從2018年二季度開始進(jìn)行21700電池的布局。
海四達(dá)
總體產(chǎn)能已達(dá)到2.6GWh，產(chǎn)品涉及圓柱、方形和軟包三種路線。公司計劃2018年投資建設(shè)2條動力電池產(chǎn)線，其中包含一條21700型號動力電池產(chǎn)線，預(yù)計到2019年，海四達(dá)總產(chǎn)能將達(dá)到4GWh。
安徽泰能
2017年公布投資50億規(guī)劃建設(shè)生產(chǎn)21700動力電池。
力神電池和億緯鋰能等主流電池企業(yè)都表示在21700電池能量密度提升方面不會太激進(jìn)，但同時也在研發(fā)新產(chǎn)品提升比能量。
業(yè)內(nèi)專家蘇金然指出，21700電池能不能快速市場化實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，關(guān)鍵在于電池企業(yè)在研發(fā)技術(shù)、制造工藝和終端應(yīng)用方面是否有足夠的經(jīng)驗積累，而不是說只要上一條21700產(chǎn)線就能夠做到的。而18650電池與21700電池未來發(fā)展如何，且拭目以待。
