GB/T 34013-2017標準明確規(guī)定了電動汽車動力電池單體、模塊和標準箱規(guī)格尺寸,適用于電動汽車上的鋰離子電池、金屬鉛化物鎳蓄電池和其他類型蓄電池。小編從GB/T 34013-2017標準中看到,主要的圓柱電池尺寸有18650、21700等類型,而業(yè)內(nèi)人都了解,過去18650電池的應(yīng)用非常廣泛,但相比21700電池的特性,其優(yōu)勢就遜色許多。Tesla表示,“選擇21700,不是它的絕對性能優(yōu)于其他型號,是物理性與經(jīng)濟性綜合均衡的結(jié)果。”
下圖:圓柱形電池尺寸系列
注:N1——圓柱電池的直徑;N3——不包含極柱的電池高度。
有研究人員稱,圓柱電池的物理尺寸增加不止提升能量密度,同時會降低循環(huán)壽命和倍率等性能。據(jù)測算,容量每提升10%,電池循環(huán)壽命大約會降低20%。國內(nèi)現(xiàn)在擁有18650、21700、26650、32650等圓柱電池路線,專家認為,對國內(nèi)動力電池市場來說,確立標準還需要一段長時間的修行。
21700電池或?qū)⑷〈?8650電池成為新的標準型號
小編從Tesla披露的信息看,在現(xiàn)有條件下,其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg,相比18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg提高了20%。從松下的動力鋰電池單體的測試數(shù)據(jù)來看,其21700電池的體積能量密度遠高于18650型電池單體。單體電芯能量密度的提升要遠高于成組后提升的20%幅度。
從成本來看,根據(jù)Tesla披露的電池價格信息,預(yù)計21700的動力鋰電池系統(tǒng)售價為170美元/kWh,相比18650的售價185美元/kWh,價格下降幅度可達8.1%。18650的系統(tǒng)的成本約為171美元/kWh,改用21700后,系統(tǒng)成本約能實現(xiàn)9%左右的降幅,達到155美元/kWh。
由此可見,相比18650型號電池,21700電池的優(yōu)勢如下:
第一，空間利用率變大,電芯單體及系統(tǒng)能量密度都可得到提升。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%,同等能量下所需電池的數(shù)量可減少約1/3。
圖示:21700與18650能量密度對比圖
第二，減少成本(PACK成本最大可削減15%;系統(tǒng)成本可下降9%)。三星提到,在其改用新型21700電池之后,系統(tǒng)相比目前的電池能減少了10%的組件和重量,從而進一步降低電池Pack的重量,整車的能量密度將得到部分提升。另外,從生產(chǎn)工藝、設(shè)備折舊、人工成本與18650電池相同,但21700容量更高。按照每瓦時來計算成本,21700顯然更具優(yōu)勢。
圖示：18650與21700對比
企業(yè)瞄準21700市場
談及21700電池市場,就不得不提Tesla,在與松下聯(lián)合之后,目前已開始小批量生產(chǎn)21700電池。電動汽車資源網(wǎng)獲悉,在Model 3項目成立之初,馬斯克就給這款車定了3.5萬美金的售價,如果采用原來的18650電池,就會產(chǎn)生兩種結(jié)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,對于“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,答案為“21700電池”。
三星SDI也表示,新電池的能量密度是當時在產(chǎn)電池的兩倍,并且新電池組成的電池組在20分鐘內(nèi)可以充進續(xù)航里程達600公里的電池容量。至目前,三星SDI方面還沒有量產(chǎn)21700的消息傳出。而國內(nèi)的億緯鋰能的21700生產(chǎn)線已正式竣工投產(chǎn)。億緯鋰能內(nèi)部人員表示,上線21700主要基于兩大原因:一是相比18650具有三大優(yōu)勢;二是主要基于Tesla帶動效應(yīng)。
比克電池研發(fā)副總裁林建曾公開表示,下一步公司將通過結(jié)合高鎳與硅碳,實現(xiàn)21700電池額定容量達到6.0Ah。天津力神則規(guī)劃在2018年推出260Wh/kg的產(chǎn)品,并向NCM811和NCA體系升級,最終達到300Wh/kg的目標。
此外,猛獅新能源已布局21700電池產(chǎn)品,位于福建的鋰電生產(chǎn)基地二期將建設(shè)3條產(chǎn)線,其中2條為21700產(chǎn)線,其中一條最快將于2018年6月裝配完成。
不可否認,21700型號的圓柱電池在未來會形成趨勢。據(jù)了解,在第八批推薦目錄中,南京金龍客車制造有限公司和北汽(常州)汽車有限公司各有一款純電動廂式運輸車采用了力神的21700電池。資料顯示,該電池單體容量為4.0Ah,系統(tǒng)能量密度為133.64Wh/kg。顯然,目前21700電池的各項性能指標還不足夠亮眼,僅僅是“加長加粗”的18650電池而已。
總之,從國內(nèi)現(xiàn)狀而言,21700市場尚處于起步階段,未來還有一段艱辛的路要走。
