18650電池原指鎳氫電池和鋰離子電池,由于鎳氫電池今朝比較少用,所以今朝多指鋰離子電池。18650是鋰離子電池的鼻祖--日本SONY公司當(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),其中18表示直徑為18mm,65表示長(zhǎng)度為65mm,0表示為圓柱形電池。常見(jiàn)的18650電池有三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池。

說(shuō)起18650電池,就不得不提起特斯拉,特斯拉在進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)電池開(kāi)發(fā)時(shí),探測(cè)了很多種類(lèi)的電池,但最后把目標(biāo)鎖定在18650電池,將18650電芯作為新能源電動(dòng)汽車(chē)電池的技術(shù)路線。可以說(shuō),特斯拉之所以能夠擁有不遜于傳統(tǒng)燃油車(chē)的性能表現(xiàn),除了電動(dòng)機(jī)技術(shù)之外,還要得益于特斯拉先進(jìn)的電池技術(shù)。那么特斯拉為甚么選定18650電池作為其動(dòng)力之源呢?

優(yōu)勢(shì)

工藝成熟一致性高

在進(jìn)入新能源汽車(chē)范疇前,18650電池便已廣泛使用在電子產(chǎn)品中,是最早、最成熟、最穩(wěn)定的鋰離子電池,經(jīng)過(guò)多年的相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)累積,日本廠商將18650電池在消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品所積累的先進(jìn)技術(shù)極好地使用于車(chē)載電池范疇。松下是全球電池技術(shù)和規(guī)模最大的公司之一,相較于其他廠商,產(chǎn)品缺陷最少,規(guī)模較大,也便于從中選擇出一致性好的電池。

相比之下,其他電池例如層疊式鋰離子電池遠(yuǎn)不夠成熟,許多產(chǎn)品連尺寸、大小等都不能統(tǒng)一,電池廠商所具備的加工工藝也不能滿足條件。總的來(lái)說(shuō),電池的一致性達(dá)不到18650電池的水準(zhǔn)。倘若電池的一致性達(dá)不到要求,大量電池串、并聯(lián)形成的電池包的管理也將不能讓每個(gè)電池的性能更好地發(fā)揮,而18650電芯可以很好地處理這一問(wèn)題。

安全性能高

18650鋰離子電池安全性能高,不爆炸,不燃燒;無(wú)毒,無(wú)污染,經(jīng)過(guò)RoHS商標(biāo)認(rèn)證;且耐高溫性能好,65度條件下放電效率達(dá)100%。

18650電池一般采用鋼殼封裝,在汽車(chē)發(fā)生碰撞等極端情況下,更能盡量減少安全事故的發(fā)生,安全性更高。除此之外,18650每個(gè)電池單元的尺寸小,將每個(gè)單元的能量可控制在較小的范圍,與使用大尺寸電池單元相比,即使電池包的某個(gè)單元發(fā)生故障,也能降低故障帶來(lái)的影響。

能量密度高

18650鋰離子電池的容量一般為1200mah~3600mah之間,而一般電池容量惟有800mah左右,倘若組合起來(lái)成18650鋰離子電池包,那18650鋰離子電池包可以沖破5000mah。它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5到2倍,而且具有很低的自放電率。18650電芯的能量密度目前能夠達(dá)到250Wh/kg的水平,滿足特斯拉高續(xù)航里程的要求。

成本低性價(jià)比高

18650鋰離子電池的使用壽命很長(zhǎng),正常使用時(shí)循環(huán)壽命可達(dá)500次以上,是一般電池的兩倍以上。18650產(chǎn)品的技術(shù)成熟程度高,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)還有制造設(shè)備,以及衍生的18650模組的技術(shù)都很成熟,這些都使得它的運(yùn)行成本和維護(hù)成本降低。

目前使用比較廣泛的18650電池已有多年的發(fā)展歷史,相對(duì)其他類(lèi)型電池技術(shù)雖然較成熟,但仍舊面對(duì)著產(chǎn)熱高、成組復(fù)雜、無(wú)法實(shí)現(xiàn)快充等問(wèn)題。在這樣的背景下,21700圓柱三元電池應(yīng)運(yùn)而生。

2017年一月四日,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。

21700電池:

電池21700是圓柱型電池的型號(hào),詳盡指:21指圓柱電池的外徑為21mm;700指圓柱電池的高度為70.0mm。

這是為了適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)對(duì)更長(zhǎng)續(xù)行里程的要求,為提高車(chē)輛電池空間有效利用率,而開(kāi)發(fā)出的新型號(hào)。同種材料,21700相比常見(jiàn)的18650圓柱鋰離子電池,容量可以高35%以上。

新型21700具有四大顯著的優(yōu)點(diǎn):

(1)電池單體容量提升35%。以特斯拉加工的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%。

(2)電池系統(tǒng)能量密度提升約20%。特斯拉披露的數(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)其加工的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%。

(3)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)格信息分解,21700電池的動(dòng)力鋰離子電池系統(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%。

(4)系統(tǒng)的重量預(yù)計(jì)下降10%左右。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)也將減少電池組采用的金屬結(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。