值得注意的是，能讓特斯拉推出如此平民級(jí)電動(dòng)車的關(guān)鍵，在于其使用了加粗加長(zhǎng)的升級(jí)版電池——21700電池。
與18650電池一樣，特斯拉21700電池也是圓柱形鋰電池中的一種。其中“21”指電池直徑為21mm，“70”指高度為70mm，“0”代表圓柱體型的電池。
特斯拉取得初步領(lǐng)先
特斯拉推出21700電池并非是想引領(lǐng)技術(shù)方向，實(shí)際是迫于成本壓力。
在Model 3項(xiàng)目成立之初，馬斯克就給這款車定了3.5萬(wàn)美金的售價(jià)，但如果還是采用原來的18650電池，就會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)果，要么保證續(xù)航超出定價(jià)，要么保證定價(jià)降低續(xù)航能力，對(duì)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(shí)降低成本，答案就是21700電池。
雖然18650電池為特斯拉崛起立下汗馬功勞，但馬斯克本人對(duì)它一直抱著懷疑態(tài)度，針對(duì)21700與18650電池，馬斯克在社交媒體表示：18650電池的出現(xiàn)完全是一場(chǎng)歷史事故，它是早期產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在只有21700電池才能滿足電動(dòng)汽車對(duì)電池性能的要求。
為什么是21700電池？行業(yè)分析人士認(rèn)為：21700型電池能量密度比我們熟知的18650型電池更高，而且成組之后成本反而會(huì)降低。選擇21700，不是它的絕對(duì)性能優(yōu)于其他型號(hào)，是物理性與經(jīng)濟(jì)性綜合均衡的結(jié)果。
今年初，特斯拉正式宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型21700電池開始小批量生產(chǎn)，年底將在千兆工廠大規(guī)模投產(chǎn)供應(yīng)Model 3。
據(jù)悉，這套21700型電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右，比原來Model S使用的18650電池能量密度提升20%以上，單體容量提升35%，系統(tǒng)成本卻降低10%左右。馬斯克表示：這套21700電池是目前可量產(chǎn)電池中能量密度最高且成本最低的電池。
優(yōu)勢(shì)明顯，但缺點(diǎn)值得警惕
21700電池有三大優(yōu)點(diǎn)。單體與成組能量密度都大為提高，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%，成組后能量密度依然提升20%。
由于單體能量密度更高，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。特斯拉18650電池系統(tǒng)成本約為171美元/Wh，改用21700后，預(yù)計(jì)系統(tǒng)成本約能實(shí)現(xiàn)9%左右的降幅，達(dá)到155美元/Wh。
由于降低了單體使用數(shù)量，再加上其它配件使用量降低，在保證同等容量前提下，動(dòng)力電池系統(tǒng)重量得到本質(zhì)優(yōu)化。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。
既然能將電芯尺寸做大，進(jìn)而提高電芯容量，那為什么不采用尺寸與容量更大的電芯？
一般來說，圓柱電芯的物理尺寸增加不止提升能量密度，同時(shí)會(huì)降低電芯循環(huán)壽命和倍率等性能。據(jù)測(cè)算，容量每提升10%，循環(huán)壽命大約會(huì)降低20%；充放電倍率降低30~40%；同時(shí)電芯會(huì)有20%左右的溫升。
如果持續(xù)增大尺寸，電芯安全性和適配性都會(huì)降低，無形之中增加新能源汽車安全隱患和設(shè)計(jì)難度，這就是為什么更大尺寸圓柱電池26500、32650等未能規(guī)模化占據(jù)主流市場(chǎng)的原因。
理論上，相比18650電池，21700電池壽命更短、同等容量充電時(shí)間更長(zhǎng)與安全性更低。對(duì)于電動(dòng)汽車來說，安全永遠(yuǎn)是第一位的，為了避免大電池溫升過高出現(xiàn)火災(zāi)，電池散熱系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)更加合理。
能否取代18650？
從國(guó)家對(duì)動(dòng)力鋰電池能量密度的指引目標(biāo)來看，2020年動(dòng)力電池單體能量密度要突破300Wh/kg，動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度達(dá)到260Wh/kg。目前做的最好的18650電池達(dá)不到這個(gè)技術(shù)要求，大部分國(guó)產(chǎn)電池的密度都在100~150Wh/kg之間。
在時(shí)間有限條件下，產(chǎn)品型號(hào)改進(jìn)遠(yuǎn)比材料進(jìn)步更加快速，所以通過增加體積來提高能量密度的21700電池勢(shì)必會(huì)成為企業(yè)重點(diǎn)考慮的對(duì)象。
鑒于21700電池的諸多優(yōu)勢(shì)，加上特斯拉的巨大行業(yè)影響力，該款電池很可能成為下一個(gè)圓柱電池發(fā)展趨勢(shì)。然而，雖是未來趨勢(shì)，但國(guó)內(nèi)企業(yè)是否會(huì)像以前追隨18650電池那樣布局21700電池，還很難定論。
由于18650電池有很長(zhǎng)的歷史發(fā)展積淀，適配性很強(qiáng)，形成了很大市場(chǎng)空間和應(yīng)用范圍，除了應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域外，還可以在筆記本電腦、3C數(shù)碼、無人機(jī)、電動(dòng)工具等其它領(lǐng)域看到。
對(duì)于21700新電池而言，則還沒有形成有效的產(chǎn)業(yè)鏈，這無疑會(huì)大幅增加成本阻礙推廣進(jìn)度。對(duì)此，特斯拉的解決辦法是在千兆工廠大規(guī)模投產(chǎn)，手握50萬(wàn)輛左右Model 3訂單，加上需求量極大的太陽(yáng)城（Solar City），特斯拉足以消化掉這些產(chǎn)量。但這種方式僅限于特斯拉，對(duì)其它絕大部分廠家來說很難。
并且，國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池市場(chǎng)也是近幾年才慢慢展開，絕大部分產(chǎn)線都是為生產(chǎn)18650電池而設(shè)定，甚至某些企業(yè)未來幾年的產(chǎn)能都是為18650而準(zhǔn)備，可見業(yè)內(nèi)對(duì)18650電池還是長(zhǎng)期看好。
如果說這些市場(chǎng)需求不明顯和電池企業(yè)制造工藝不足是21700電池難以推廣的次要因素，那么國(guó)家在電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)方面的相關(guān)政策就是判定21700電池命運(yùn)的關(guān)鍵。
在工信部制定的《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》征求意見稿中，目前推薦的圓柱電池型號(hào)只有18650和32650兩種，如果這個(gè)政策一旦施行，意味著21700電池通往新能源汽車市場(chǎng)的大門已被關(guān)閉。
國(guó)內(nèi)某動(dòng)力電池廠商負(fù)責(zé)人認(rèn)為，21700圓柱電池在未來會(huì)形成趨勢(shì)，但如果國(guó)家制定的電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確支持，這類型號(hào)電池的發(fā)展前景將沒有看上去那么美好。
不論如何，新能源汽車市場(chǎng)在快速推進(jìn)，終端消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)續(xù)航有著迫切需求，它決定了廠家會(huì)優(yōu)先選擇密度高，綜合性能更好的電池，而政策也是為市場(chǎng)變化而調(diào)整。
如今，特斯拉已經(jīng)扛起大旗率先沖進(jìn)21700電池的戰(zhàn)場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的電池廠商們有的選擇跟隨，有的還在觀望。這可能是一場(chǎng)賭博，也可能是一場(chǎng)盛宴。
