21700電池取代18650電池原因何在？21700電池和18650電池優(yōu)勢(shì)比較

　　電池家族中種類(lèi)繁多，但是目前市場(chǎng)量產(chǎn)和重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)的型號(hào)相對(duì)集中，21700電池上市到現(xiàn)在僅僅一年時(shí)間，就具摧枯拉朽之勢(shì)，已經(jīng)引領(lǐng)了電池企業(yè)布局高潮。傳統(tǒng)的18650應(yīng)用十分廣泛，保持高市場(chǎng)占有率，未來(lái)是否會(huì)被21700取代？本文將進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

　　一、什么是18650電池和21700電池？

　　電池行業(yè)領(lǐng)域通用的是一種IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。IEC（國(guó)際電工委員會(huì)InternationalElectricalCommission）為了促進(jìn)世界電工電子領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化而制定了IEC電池標(biāo)準(zhǔn)。IEC61960就是針對(duì)鋰電池電芯及電池產(chǎn)品的電性能指標(biāo)參數(shù)（容量、循環(huán)、內(nèi)阻等）進(jìn)行規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。

　　根據(jù)IEC61960標(biāo)準(zhǔn)，鋰電池電芯型號(hào)標(biāo)識(shí)主要由以下部分組成：

　　第一部分（3個(gè)字母）：

　　第1個(gè)字母表示電池的負(fù)極材料。I表示有內(nèi)置電池的鋰離子，L表示鋰金屬電極或鋰合金電極。

　　第2個(gè)字母表示電池的正極主要活性材料。C表示基于鈷的電極，N表示基于鎳的電極，M表示基于錳的電極，V表示基于釩的電極，以及T表示基于鈦的電極。

　　第3個(gè)字母表示電池的形狀。R表示圓柱形的電池，L表示方形的電池。

　　第二部分（5／6位數(shù)字）：

　　圓柱形電池字母后跟5位數(shù)字代表電池尺寸規(guī)格，前兩位代表圓形直徑（mm）、中間兩位代表電池高度（mm）＊10，最后一位沒(méi)有含義為0。當(dāng)以上任意規(guī)格＞＝100mm，兩個(gè)數(shù)字之間加“／”。常見(jiàn)的型號(hào)如14500，14650，17490，18500，18650，26500。

　　常見(jiàn)圓柱形電芯規(guī)格型號(hào)：比克186502200mAh3．7V，三洋186502500mAh3．7V。

　　方形電池字母后跟6位數(shù)字，同樣也代表電池尺寸規(guī)格，前兩位代表電池厚度（mm），中間兩位為電池寬度（mm），最后兩位為電池高度（mm）。當(dāng)以上任意規(guī)格＞＝100mm，兩個(gè)數(shù)字之間加“／”；當(dāng)以上任意規(guī)格＜1mm，則在此尺寸前加字母“t”，并將此單位擴(kuò)大10倍。常見(jiàn)比克、三洋方型電芯規(guī)格型號(hào)：比克063450A1200mAh3．7V，三洋UF103450P1880mAh3．7V。

　　方形電池在規(guī)格最后可加一位字母，表示電池材質(zhì)，S代表鋼殼，A代表鋁殼。

　　最后，可再加一位數(shù)字，表示并聯(lián)的電池單體數(shù)量，如果為1則不顯示。

　　˙ICR18650型號(hào)表示：圓柱形鋰離子電池，正極主要材料為鈷，直徑18mm，高度65mm

　　˙ICR20／1050型號(hào)表示：圓柱形鋰離子電池，正極材料為鈷，直徑20mm，高度105mm

　　˙ICP063048S型號(hào)代表：方形二次鋰離子電池，正極主要材料為鈷，厚度為6毫米，寬度為30毫米，高度為48毫米，S代表鋼殼

　　˙ICPt733448型號(hào)表示：方形二次鋰離子電池，正極材料為鈷，厚度為0．7mm，寬度為34mm，高度為48mm。

　　二、為何市場(chǎng)選用圓柱形電池？

　　首先從電池性能和生產(chǎn)成本的角度，講講幾種不同形狀電池的特點(diǎn)。

　　圓柱形電池是最古老的電池形態(tài)，它的優(yōu)點(diǎn)包括生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品良率高，電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，應(yīng)用范圍廣，綜合性能突出，整體成本有優(yōu)勢(shì)。其缺點(diǎn)也比較明顯，圓柱形電池一般采用鋼殼或鋁殼封裝，會(huì)比較重，比能量相對(duì)較低。而且安全性較差，電池循環(huán)壽命較短。而且因?yàn)轶w積小巧可以在很多范圍內(nèi)使用。

　　隨著動(dòng)力電池興起，方形電池在國(guó)內(nèi)應(yīng)用普及率越來(lái)越高。而且相對(duì)于圓柱形電池，方形電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量較輕比能量較高。由于方形可依需求定制尺寸，故市場(chǎng)上型號(hào)較多，工藝很難統(tǒng)一，對(duì)成本來(lái)說(shuō)是個(gè)挑戰(zhàn)。

　　目前市場(chǎng)上還有軟包電池，軟包電池與圓柱形及方形相比，因其外包裝為鋁塑材料制成，只會(huì)鼓漲而不會(huì)爆炸，故安全性能更好，而且重量也更輕便。其形狀可以依據(jù)需求定制，可以做到超薄，也可以做成圓柱形方形或三角形等。另外軟包電池容量更大、內(nèi)阻更小、壽命更長(zhǎng)，總的來(lái)說(shuō)軟包電池性能更好。但是軟包電池目前型號(hào)較少，開(kāi)發(fā)成本較高。

　　三、21700與18650電池的博弈

　　依照我國(guó)最新實(shí)施的國(guó)標(biāo)文件GB／T34013－2017《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》，延續(xù)使用IEC對(duì)電池尺寸型號(hào)的命名方式，規(guī)定了“蓄電池產(chǎn)品尺寸規(guī)格通用要求”、“尺寸公差要求”和“尺寸范圍要求”，其中圓柱形電池規(guī)格尺寸有18650、21700、26650、26700、32700和32134等；方形電池有從65mm到217mm多種不同尺寸。

　　當(dāng)前為了提升電池系統(tǒng)能量密度和減少電芯數(shù)量、從而降低成本，無(wú)論是方形、圓柱還是軟包電池都出現(xiàn)了單體電芯尺寸擴(kuò)大化的發(fā)展趨勢(shì)。比較明顯的是，當(dāng)前圓柱電池領(lǐng)域出現(xiàn)了18650向21700／26650升級(jí)的現(xiàn)象。

　　18650和21700是目前兩種主流型號(hào)。新型21700具有四大顯著的優(yōu)勢(shì)：

　?。?）電池單體容量提升35％。以特斯拉生產(chǎn)的21700電池為例，從18650型號(hào)切換至21700型號(hào)后，電池單體電池容量可以達(dá)到3～4．8Ah，大幅提升35％。

　?。?）電池系統(tǒng)能量密度提升約20％。斯特拉披露的數(shù)據(jù)來(lái)看，早期使用的18650電池系統(tǒng)能量密度約250Wh／kg，后來(lái)其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)能量密度在300Wh／kg左右，21700電池的體積能量密度比原有的18650高出近20％。

　?。?）系統(tǒng)的成本預(yù)計(jì)下降9％左右。從特斯拉披露的電池價(jià)格信息分析，21700電池的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)售價(jià)為170美元／Wh，而18650電池系統(tǒng)的售價(jià)為185美元／Wh。在Model3上使用21700電池后，僅電池系統(tǒng)成本就可以下降約9％。

　?。?）系統(tǒng)的重量預(yù)計(jì)下降10％左右。綜合前文可知，21700整體體積大于18650，隨著單體容量提升后，單體能量密度更高，所以同等能量下所需電池單體的數(shù)量可減少約1／3，在降低系統(tǒng)管理難度的同時(shí)也將減少電池包采用的金屬結(jié)構(gòu)件及電氣配件的數(shù)量，這進(jìn)一步降低了電池的重量。三星SDI改用一套新型21700電池之后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)相比目前的電池減少10％重量。

　　保持了18650型電池所具有的高可靠性和穩(wěn)定的性能，21700電池性能在各方面均比18650有較大提升。此外，相較于其他電池型號(hào)，21700從電池原材料選用、制作工藝和技術(shù)流程等方面，都和技術(shù)較成熟的18650電池相似。因此18650與21700的產(chǎn)線(xiàn)大部分可以兼容，部分企業(yè)比較穩(wěn)妥的辦法是在生產(chǎn)線(xiàn)上做文章，將生產(chǎn)線(xiàn)向21700和18650兼容上靠攏。一些企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)從國(guó)外進(jìn)口，但組裝上都是自己進(jìn)行，因此可以投入較少的成本實(shí)現(xiàn)18650向21700的轉(zhuǎn)化。

　　四、21700暴風(fēng)來(lái)襲，掀起電池企業(yè)產(chǎn)品更迭浪潮

　　18650是最早由日本SONY公司開(kāi)發(fā)，當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號(hào)。18650作為傳統(tǒng)電池電芯，技術(shù)比較成熟，生產(chǎn)廠家較多，適配性很強(qiáng)，可以在3C數(shù)碼、無(wú)人機(jī)、電動(dòng)工具等領(lǐng)域消化。而隨著新能源汽車(chē)興起，動(dòng)力電池成為電池企業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)。

　　特斯拉在生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)的時(shí)候，當(dāng)年只有18650電池，但18650電池并非為動(dòng)力電池而生。2008年，特斯拉首款車(chē)型便與松下展開(kāi)合作，采用18650鈷酸鋰電池作為其動(dòng)力電池。2017年1月4日，特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型21700電池開(kāi)始量產(chǎn)，并強(qiáng)調(diào)這是目前可量產(chǎn)電池中能量密度最高且成本最低的電池。

　　2017年1月9日，三星SDI在松下之后適時(shí)推出了相同規(guī)格的新型電池21700。LG也表示21700電池將在2021年量產(chǎn)。由此21700掀起電池產(chǎn)品改革熱潮，國(guó)內(nèi)外企業(yè)趨之若鶩研發(fā)生產(chǎn)21700動(dòng)力電池，宣告全球動(dòng)力電池正式進(jìn)入21700時(shí)代。

　　比克電池：18650－2．75Ah動(dòng)力電池電芯能量密度已經(jīng)達(dá)到240Wh／Kg，正致力于研發(fā)高能量比的21700圓柱動(dòng)力電池電芯。據(jù)悉目前已具備量產(chǎn)能力，預(yù)計(jì)在2018年能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

　　億緯鋰能：2017年6月28日，4條21700與18650兼容的、年產(chǎn)能3．5GWh的全自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)便建成投產(chǎn)，這是國(guó)內(nèi)首條21700電池產(chǎn)線(xiàn)，這標(biāo)志著我國(guó)圓柱電池正式邁入21700時(shí)代。

　　江蘇力神：作為鋰離子電池的龍頭企業(yè)，力神在技術(shù)和產(chǎn)品上還是具備相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力的，2015年又通過(guò)華霆?jiǎng)恿﹂_(kāi)始大規(guī)模給江淮供應(yīng)圓柱18650三元電芯。2017年7月20日宣布其21700產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn)，這是國(guó)內(nèi)首家為21700產(chǎn)品定制的產(chǎn)線(xiàn)。

　　智慧能源：三元18650型鋰電池已有產(chǎn)能超3GWh，2017年重點(diǎn)布局21700型電池，新建6條21700－5Ah的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，21700總規(guī)劃規(guī)模達(dá)7GW。目前已和國(guó)內(nèi)主流新能源智能汽車(chē)企業(yè)形成配套合作關(guān)系，并持續(xù)拓展戰(zhàn)略客戶(hù)新興互聯(lián)網(wǎng)車(chē)企等。

　　猛獅科技：在詔安生產(chǎn)基地實(shí)現(xiàn)第一條18650生產(chǎn)線(xiàn)順利達(dá)產(chǎn)后，公司投入研發(fā)力量開(kāi)發(fā)了21700型圓柱電芯。2017年8月16日，猛獅科技2GW產(chǎn)能的21700電池產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始建設(shè)，預(yù)計(jì)2019年上半年全部達(dá)產(chǎn)。

　　智航新能源：已有的18650電芯產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行升級(jí)，且已經(jīng)研發(fā)了21700鋰電池并具備相關(guān)生產(chǎn)條件，會(huì)根據(jù)市場(chǎng)的實(shí)際情況適時(shí)推出21700鋰電池。

　　創(chuàng)明新能源：國(guó)內(nèi)最早批量裝車(chē)的三元18650電池生產(chǎn)企業(yè)之一，動(dòng)力電池?fù)碛斜姸噘Y質(zhì)優(yōu)越的合作車(chē)企。據(jù)此前報(bào)道公司在早期就已經(jīng)開(kāi)始著手21700產(chǎn)品的研發(fā)，其21700產(chǎn)線(xiàn)正在測(cè)試階段。

　　天鵬能源：預(yù)計(jì)2018年公司總產(chǎn)能將達(dá)到6GWh左右。二號(hào)生產(chǎn)基地配置的設(shè)備兼容生產(chǎn)21700型產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)18650型和21700型的任意切換，產(chǎn)品能量密度可達(dá)200－240Wh／Kg。

　　天臣新能源：公司的18650電池主要用于“一高一低”兩個(gè)領(lǐng)域，“高”指類(lèi)似特斯拉的高端乘用車(chē)；“低”指10萬(wàn)元以下的微型車(chē)、物流車(chē)等。據(jù)悉其21700電池已經(jīng)試產(chǎn)，預(yù)計(jì)在2018年內(nèi)正式投產(chǎn)，單體電池容量4．5Ah

　　山木新能源：據(jù)報(bào)道已經(jīng)成功量產(chǎn)21700電池。

　　安徽泰能：去年公布投資50億規(guī)劃建設(shè)生產(chǎn)21700動(dòng)力電池。

　　橫店?yáng)|磁：2016年起開(kāi)始涉足動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)的動(dòng)力電池主要為18650型，計(jì)劃從2018年二季度開(kāi)始進(jìn)行21700電池的布局。

　　卓能新能源：數(shù)碼18650領(lǐng)域的領(lǐng)軍巨頭之一，其產(chǎn)品得到了整車(chē)廠的一致認(rèn)可。卓能新能源表示未來(lái)將積極布局21700電池產(chǎn)線(xiàn)，以適應(yīng)鋰電市場(chǎng)的變化。

　　海四達(dá)：總體產(chǎn)能已達(dá)到2．6GWh，產(chǎn)品涉及圓柱、方形和軟包三種路線(xiàn)。公司計(jì)劃2018年投資建設(shè)2條動(dòng)力電池產(chǎn)線(xiàn)，其中包含一條21700型號(hào)動(dòng)力電池產(chǎn)線(xiàn)，預(yù)計(jì)到2019年，海四達(dá)總產(chǎn)能將達(dá)到4GWh。

　　但這應(yīng)該也不會(huì)是終點(diǎn)，江西華立源鋰能科技曾表示“21700只是一個(gè)起點(diǎn)”，市場(chǎng)應(yīng)用上會(huì)更傾向重量更輕、能量密度更高方向繼續(xù)發(fā)展，電池制造企業(yè)在此需求基礎(chǔ)上也會(huì)在成本上追求突破點(diǎn)，以獲得更大收益。

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