详解：21700型电芯的优势与硬伤

21700电池的发展

回望21700的发展之路,可以用“迅速”一词来概括。在今年1月4日的投资者见面会上,特斯拉宣布与松下联合研发的新型21700电池开始量产,特斯拉称这款电池将在 Gigafactory超级电池工厂生产,并强调这是目前可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池。特斯拉CEO马斯克表示,21700型电池的电量密度是目前世界上最高的,售价也将更平易近人。

2017年的北美国际汽车展上,三星SDI也针锋相对的展示了旗下号称“具有相同规格”的新型电池21700。三星SDI称,新电池的能量密度是当时在产电池的两倍,并且新电池组成的电池组在20分钟内可以充进续航里程达370英里(600公里)的电池容量。

至目前,三星SDI方面还没有量产21700的消息传出。而国内的亿纬锂能的21700生产线已正式竣工投产。

其实,在国内市场上,亿纬锂能只是先走了一步,据了解,当前已经布局21700的企业,还有比克、猛狮新能源、福斯特、天鹏等。

2017年3月3日,比克电池研发副总裁林建在“2017(第五届)中国锂电产业峰会”上表示,比克18650电池量产后能量达到3.5Ah,下一步将开发21700电池,通过结合高镍与硅碳,实现21700电池量产能量达6.0Ah。

远东福斯特更为实在,其在4月10日进行21700锂电池中段生产设备采购招标。具体招标内容为:高效、安全、高精、节能、全自动21700锂电池(兼顾18650)中段生产设备,产能200PPM二条线。

猛狮新能源则表示,福建基地二期工程将在今年投产,三期将上21700生产线。

据悉,天鹏二号生产基地已装备的设备生产21700型商品,商品能量密度可达200-240Wh/Kg。

21700电池的优势

电池能量密度提升20%以上

21700电池的能量密度要优于18650电池。从特斯拉披露的信息看,在现有条件下,其生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右,比其原来18650电池系统的250Wh/kg约提高20%。从松下的动力锂电池单体的测试数据来看,其21700电池的体积能量密度远高于18650型电池单体。单体电芯能量密度的提升要远高于成组后提升的20%幅度。

电池系统成本下降9%左右

锂电大数据根据Tesla披露的电池价格信息,预计21700的动力锂电池系统售价为170美元/Wh,相比18650的售价185美元/Wh,价格下降幅度可达8.1%左右。18650的系统的成本约为171美元/Wh,改用21700后,系统成本约能实现9%左右的降幅,达到155美元/Wh。

单体容量提升后,PACK所需配件数同比例减少带动PACK成本下降。从18650型号切换至21700型号后,电池单体电池容量可以达到3~4.8Ah,大幅提升35%,同等能量下所需电池的数量可减少约1/3,Tesla Models电动汽车使用7104节18650电池串并联成电池组,在新款Models 3上,采用21700后,电池节数必将大幅减少。在降低系统管理难度的同时将同比例的减少电池包采用的金属结构件及导电连接件等配件数量,特斯拉的Pack成本占总系统成本约24%,预计电池包成本降幅较为可观。

轻量化的贡献

三星提到在其改用新型21700电池之后,系统相比目前的电池能减少了10%的组件和重量,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。

21700电池的硬伤

下游市场是否接受改变?

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。

上海德朗能动力电池有限公司总经理陈瑶认为,特斯拉的方式并不一定适合国内所有的电池企业,电池尺寸要不要更改主要看下游应用终端有没有市场需求。目前国内18650还有很大的市场空间和应用范围,因此国内圆柱电池尺寸大规模更改还需要很长的时间。

“18650的适配性很强,除了在电动汽车外,还可以在3C数码、无人机、电动工具等其它领域消化。但对于21700 而言,尚没有形成有效的产业链来消化这些电池,这无疑会增加成本。”

设备与工艺,是否做好了准备?

21700电池的生产设备、生产工艺等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。

电池的成本降低是以产量和良品率为基础的。起点研究(SPIR)的数据显示,松下、三星SDI的18650电池良品率一般在98%以上,国内的良品率一般在95%以上,但这仍意味着会有较多的B品电池需要处理,这对于21700而言是个严峻的挑战。

政策是否支持?

除了市场需求不明显和电池企业制造工艺不足之外,国家在电池尺寸标准方面的相关政策也对国内电池尺寸的选择存在重大影响。

“工信部制定的《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》征求意见稿中,推荐的圆柱电池型号只有18650和32650两种,一旦强制统一则会对其它型号的电池不利。”江苏索尔新能源科技股份有限公司董事长季伟源认为,21700等型号的圆柱电池在未来会形成趋势,但如果国家制定的电池尺寸标准中没有明确支持,这一类型号的发展前景将没有看上去那么美好。