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从“18650”到“21700”:锂电池型号演变在吹什么



  北极星储能网讯:18650锂电池已经“出道”多年,早年被广泛应用于消费类电子产品中,近几年来随着新能源汽车的强势崛起,已经被大规模应用到新能源汽车产业。

  “日本厂商在18650电池的生产工艺上积累了大量的经验,其生产出来的18650电池在一致性和安全性上面都达到了比较高的水准,被行业称为标杆。”中国微型电动车产业技术创新联盟副秘书长罗会明看来,这就是特斯拉选用日本18650电池的主要原因。也正因特斯拉的使用,全球电动汽车界掀起一股“18650风潮”。

  目前,国内绝大多数三元动力电池生产企业均采用18650电池,很多国产电动汽车车型也是专为18650电池而量身打造。随着新能源乘用车市场的逐步苏醒,未来会有更多的企业涉及18650电池及车型的研发和生产。

  尽管应用最多,但18650就一定是“一枚合格的动力电池”吗?动力电池在运行过程中,要顺利工作,并达到安全标准,电池管理系统起着举足轻重的作用。18650电池的缺陷之一就在于它的单体容量较低,普遍在2~4Ah左右,因此所需的电池数量非常多,用作保持电芯一致性的电池管理也就更为复杂。特别是在电池散热方面,由于正常充放电时18650电池单体内部的温差不大,要想解决几千个电芯散热问题必须依靠强大的热管理系统。这些也都导致18650电池需要与更强大的电池管理系统“强强联合”,才能得到很好应用。

  一位业内人士表示,国内18650电池行业正处在“内忧外患”的局面。首先是来自其他电池的竞争,比如方形电池、软包电池等;其次是来自国外18650电池市场的竞争,比如韩国的三星、日本的松下等,其市场环境并不乐观。虽然投资18650电池的企业不断增加,但多数企业并未对自身产品进行进一步优化,而只是单纯装配到整车上,一些电池性能并不能完全满足整车的实际需求。而尽管低速电动车可能会对动力电池提出“锂电化”的标准,但目前还未对电池提出具体的量化指标,能否在低速电动车上应用18650电池,以及如何应用都犹未可知,这也给18650电池的下一步推广应用带来了极大的挑战。

  随着电动汽车市场的进一步扩大和对续航里程的要求不断提升,整车企业对动力电池在能量密度提升、制造成本下降、循环寿命增加和产品附加属性等方面都提出了更高的要求。在原材料领域尚未获得巨大突破的前提下,适当增大圆柱电池的体积以获得更多的电池容量成了一种可行方案。

  2015年8月,三星SDI参加在德国举办的“EUROBIKE 2015”展会,展出了三星SDI自主开发的21700电池,该型号电池比18650增加了35%的能量,日后可能会广泛应用于电动工具、电动自行车、笔记本电脑等领域。据了解,BMW电动汽车也可能会采用此款电池,但消息没有得到最终确认。

  特斯拉与松下合作生产的21700电池,计划用于特斯拉汽车Model 3上。采用21700电池后,由于同等能量下,所需电池的数量可减少约1 /3,这将带来整个Pack内部金属连接件数量的减少,从而进一步降低电池Pack的重量,整车的能量密度将得到部分提升。同时,按特斯拉提供的Pack成本占总系统成本约24%计算(每年按生产10万个70 kWh系统的量核算),Pack零部件的减少将进一步降低电池的整体成本。

  据特斯拉CEO马斯克介绍,当Model 3汽车出来之后,将会重新审核是否选用21700电池制造Model S和Model X型号汽车。一旦审核通过,21700电池很有可能全面替代特斯拉汽车上的18650电池。或许,那时的马斯克将会乐见电动汽车产业掀起又一股“21700浪潮”。

  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,这还很难定论。

  电池企业生产何种型号的电池,要受多种因素影响。目前新能源汽车界所强调的“正向研发”,要求从功能入手设计结构,这也决定了必须从使用入手去反推电池型号和规格,因此,电池型号是否更换主要还是看下游市场。另外,21700电池的生产设备、生产工艺等也并非一朝一日就能准备好,如何布局还要看电池生产企业的竞争策略。如果有企业想走差异化竞争路线间“一枝独秀”,且下游市场能够提供持续稳定的需求,哪怕是细分市场需求,此时涉足21700电池,很有可能成为企业无可比拟的竞争优势。

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