『导读』谈及新能源汽车的“心脏”——动力电池,国家已经出台相关标准,明确提高了质量能量密度要求(电池系统的质量能量密度提高至不低于95Wh/kg)。
谈及新能源汽车的“心脏”——动力电池,国家已经出台相关标准,明确提高了质量能量密度要求(电池系统的质量能量密度提高至不低于95Wh/kg)。为此,电池生产商们可谓悲喜交加:喜的是,新能源汽车市场的逐年利好;悲的是,提升电池能量密度与降低生产成本的焦虑。
据了解，GB/T 34013-2017标准明确规定了电动汽车动力电池单体、模块和标准箱规格尺寸,适用于电动汽车上的锂离子电池、金属铅化物镍蓄电池和其他类型蓄电池。小编从GB/T 34013-2017标准中看到,主要的圆柱电池尺寸有18650、21700等类型,而业内人都了解,过去18650电池的应用非常广泛,但相比21700电池的特性,其优势就逊色许多。Tesla表示,“选择21700,不是它的绝对性能优于其他型号,是物理性与经济性综合均衡的结果。”
有研究人员称,圆柱电池的物理尺寸增加不止提升能量密度,同时会降低循环寿命和倍率等性能。据测算,容量每提升10%,电池循环寿命大约会降低20%。国内现在拥有18650、21700、26650、32650等圆柱电池路线,专家认为,对国内动力电池市场来说,确立标准还需要一段长时间的修行。
21700电池或将取代18650电池成为新的标准型号
从Tesla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,相比18650电池系统的250Wh/kg提高了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。
从成本来看,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/kWh,相比18650的售价185美元/kWh,价格下降幅度可达8.1%。18650的系统的成本约为171美元/kWh,改用21700后,系统成本约能实现9%左右的降幅,达到155美元/kWh。
由此可见,相比18650型号电池,21700电池的优势如下:
第一，空间利用率变大,电芯单体及系统能量密度都可得到提升。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。
第二，减少成本(PACK成本最大可削减15%;系统成本可下降9%)。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。另外,从生产工艺、设备折旧、人工成本与18650电池相同,但21700容量更高。按照每瓦时来计算成本,21700显然更具优势。
企业瞄准21700市场
谈及21700电池市场,就不得不提Tesla,在与松下联合之后,目前已开始小批量生产21700电池。电动汽车资源网获悉,在Model 3项目成立之初,马斯克就给这款车定了3.5万美金的售价,如果采用原来的18650电池,就会产生两种结果,要么保证续航超出定价,要么保证定价降低续航能力,对于“挑剔”的马斯克来说都很难接受。所以问题在于,有没有一种电池在保证续航的同时降低成本,答案为“21700电池”。
三星SDI也表示,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。亿纬锂能内部人员表示,上线21700主要基于两大原因:一是相比18650具有三大优势;二是主要基于Tesla带动效应。
比克电池研发副总裁林建曾公开表示,下一步公司将通过结合高镍与硅碳,实现21700电池额定容量达到6.0Ah。天津力神则规划在2018年推出260Wh/kg的产品,并向NCM811和NCA体系升级,最终达到300Wh/kg的目标。
此外,猛狮新能源已布局21700电池产品,位于福建的锂电生产基地二期将建设3条产线,其中2条为21700产线,其中一条最快将于2018年6月装配完成。
不可否认,21700型号的圆柱电池在未来会形成趋势。据了解,在第八批推荐目录中,南京金龙客车制造有限公司和北汽(常州)汽车有限公司各有一款纯电动厢式运输车采用了力神的21700电池。资料显示,该电池单体容量为4.0Ah,系统能量密度为133.64Wh/kg。显然,目前21700电池的各项性能指标还不足够亮眼,仅仅是“加长加粗”的18650电池而已。
总之,从国内现状而言,21700市场尚处于起步阶段,未来还有一段艰辛的路要走。
