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从18650到21700,单体电池向大尺寸发展肯定会在一定程度提高单体电池容量、能量密度,降低动力电池系统成本,但21700电池同样会面临着各种问题。
今年1月,特斯拉宣布采用21700型锂离子电池,行业内顿时刮起了一阵“21700”旋风。作为圆柱型锂离子电池的风向标,特斯拉将18650电池成功应用于电动汽车之后,引发了国内电池企业密集投产18650的风潮,18650电池也在电动汽车、电动工具、移动电源等领域得到了广泛应用。
而此次特斯拉大规模应用21700电池,也引起了业内的极大期待。在此情况之下,包括远东福斯特、猛狮新能源、深圳比克、亿纬锂能、力神电池等电池企业都宣称将布局21700电池,同时还有大批圆柱电池企业表示高度关注,正在进行技术储备,将21700电池纳入公司未来产品发展规划当中。
特斯拉21700电池
尤其最近一个月,一些电池企业21700电池生产线正式投产,快速将21700电池这股旋风壮大为“龙卷风”。6月28日,亿纬锂能建设的4条兼容21700与18650、年产能3.5GWh的全自动化圆柱生产线在金泉投产,这是国内首条21700电池生产线投资。7月20日,力神电池4GWh21700动力电池项目投产。
从18650到21700,背后主要推手市特斯拉,动机就是为了降低其电动汽车成本,国内企业跟风而起以占先机。但在笔者看来,国内业界掀起的这股21700“龙卷风”对于真正推动锂离子电池技术进步、产业发展几乎没有任何意义。
21700对动力电池系统提升有限
根据特斯拉披露的信息显示,特斯拉生产的21700电池单体比能量达到300Wh/kg,比18650电池能量密度提升20%以上、单体容量提升35%、成本降低9%达155美元/KWh、在同等能量下所需电池数量可减少约1/3,系统重量减轻了10%。
据亿纬锂能表示,其21700电池容量达4Ah,比18650电池容量提升50%;能量密度达215Wh/kg,比18650电池提升5%~10%;成组数量降低约30%、产品直通率≥96%。根据天津力神发布的高容量21700电池产品显示,单体电池容量4Ah的能量密度为210Wh/kg,单体电池容量5Ah的能量密度为260Wh/kg。
力神21700电池发布现场
对比上述公司的21700电池数据可以看出,与18650电池相比,21700电池的单体容量提高了35~50%,能量密度高5~20%,成组数量降低三分之一左右。表面上看21700电池性能提升较为明显,但实际上并不如想象中的那么美好。
对比18650电池21700电池体积增加了46.5%,对应单体容量应该增长45%左右,在相同容量的动力电池组中,21700电池使用数量应较18650少四成左右;在假设壳体厚度一致的情况下,21700电池壳体重量较18650上升了26.9%,考虑到增加的电池材料重量,21700电池重量应该较18650提高了35%左右。照此计算,21700单体电池的能量密度较18650高10%左右。对照各公司发布的21700电池数据看,基本上和理论计算结果一致。
尽管21700电池的单体容量以及能量密度较18650电池有不同程度提高,同等能量下电池数量会减少,这会带来整个Pack内部金属连接件数量的减少。但其体积也提升了,在动力电池系统成组时单体电池之间的安全冗余空间也随之增大,最终结果是系统重量降低10%左右,动力电池系统成本降低不到10%。
也就是说,从18650到21700,尽管单体电池性能提升较为明显,但动力电池系统的能量密度提升和成本下降都只有10%,并不如单体电池那么明显。
单极力推市场前景并不乐观
当前,只有特斯拉大力推动21700电池在电动汽车领域应用,其目的是为了降低其电动汽车成本,提升其电动汽车的市场竞争力。之所以这么做,还在于特斯拉在锂离子电池成组技术上的优势,通过复杂的串并联方式将近8000颗18650型电池组成动力电池系统,这也是其立足之本。
特斯拉电池成组技术优势明显
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