7月28日,特斯拉品牌第四款车型——MODEL 3举行了首批30辆交付仪式。MODEL 3在电池技术上有创新,正如2017年初特斯拉与松下联合宣布的那样:新型21700电芯由两家联合研发并开始量产,是目前可量产的圆柱电芯中能量密度最高且成本最低的产品。
国内厂商也动作频频——
✔ 6月28日,亿纬锂能宣布其21700电池成品在湖北金泉下线,2019年正式投放市场;
✔ 7月3日,智慧能源正式公布其21700电池生产计划,智慧能源将新建6条21700产品生产线;
✔ 7月20日,苏州力神年产4GWh 21700动力电池项目正式宣布投产。
在特斯拉与松下的引领下,从18650起步,21700正在成为新能源汽车用动力电池领域的新风向。
那么,21700到底有何神奇之处?接下来就带领大家从七个角度一睹21700电池风采。
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21700电池:21700指电池的型号。圆柱型锂离子电池芯型号通常用五位数字表示,前两位数字是指电池体直径,后三位数字是指电池高度,单位为毫米。21700就是指电池直径约21mm,高70mm的圆柱形电池。
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特斯拉于17年初宣布将量产与松下联合开发的21700电池,并称这是目前为止世界上可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池。
18650电池:在动力电池领域,18650电池由于工艺高度成熟,自动化程度高,作为标准化产品良品率及一致性有保障从而被特斯拉作为动力电池(国外三星等企业良品率98%以上,国内普遍在90%以上),且成本较低(2Ah单体价格为5~6元)。
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根据特斯拉披露的信息,现有的18650电池系统能量密度为250Wh/kg,采用21700电池系统后能量密度可达300Wh/kg,能量密度提高约20%。这意味着同等能量下所需电芯的数量减少为原来的1/3,这就大大降低了电池管理系统的复杂度,减少了金属结构件的数量。同时降低了电池系统的成本和售价。
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表1 18650与21700电池参数对比
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现在动力电池市场上存在着软包、圆柱和方形电池三种封装形式,它们各有各的特性和优势。
表2 不同封装类型的优缺点
现阶段在电池正极材料的机理和电化学性能没有突破性进展的情况下,于18650电池的基础上发展21700电池是一个很好的选择,它通过物理结构方面的革新提高了电池的比能量,降低了同等能量要求下的电芯数量,简化了电池组的结构从而最终降低了电池成本。21700电芯会成为圆柱形动力电池领域的一个发展热点。
但从最近几年市场发展趋势来看,软包电池占比越来越高,专家预计未来软包电池的市场份额有望超过50%。随着对电池能量密度的要求越来越高以及现有新能源汽车补贴政策中电池的补贴金额与能量密度挂钩等因素的影响,预计软包电池的市场份额会不断提升。
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现有的锂离子动力电池正极市场由磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料,锰酸锂由于能量密度不高,安全性不好,已逐渐退出动力电池市场,而磷酸铁锂虽然安全性好,但能量密度不高,且几乎达到了极限,后续再要提高非常困难,所以磷酸铁锂的市场份额会逐渐下滑。特斯拉从一开始就采用了三元材料NCA的技术路线,整个动力电池市场也将会向三元材料技术路线方向发展。
表3不同正极材料性能对比
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【工艺流程】
电池厂家由原来的18650型电芯转产21700型相对容易,因为21700型电芯的制造工艺与18650相差不多,产线改造主要涉及中后段工艺,针对半自动线的模具调整费用较低,其它工艺流程短可以通用。
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【生产厂家】
由于特斯拉等国际巨头的带动作用以及21700电池的巨大市场前景,国内外厂家都开始布局21700电池的研发及生产,不少厂家发布了生产计划。
比克电池、福建猛狮新能源、远东福斯特、天鹏电源等也都表示了将要布局21700的计划。
【21700电池将何去何从?】
目前国内开始投产21700电池厂商较少,产品性能还没有得到市场的有效验证。特斯拉带头换芯掀起一片风潮,但下游应用市场对21700电池的市场需求暂不明朗,判断21700电池在未来新能源汽车领域的发展趋势还言之尚早。
那么,21700大时代似乎将至,国内相关厂商该如何应对呢?现阶段,国内电池企业产线基本以18650圆柱为主,电池厂由原来的主流18650转型到21700较为便利,仅需改造产线中后段的分切、卷绕、装配、化成等环节即可实现转型。
最最关键的并且需要引起重视的是——变规格较易,强电池系统管理、电芯生产制造及品控难。国内电池企业要重视这三方面的差距,小步快跑,不断革新,以期引领电芯大发展大繁荣。
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