新能源汽車的“心臟”——動(dòng)力電池,國家已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),明確提高了質(zhì)量能量密度要求(電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度提高至不低于95Wh/kg)。為此,電池生產(chǎn)商們可謂悲喜交加:喜的是,新能源汽車市場的逐年利好;悲的是,提升電池能量密度與降低生產(chǎn)成本的焦慮。

據(jù)了解，GB/T34013-2017標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池單體、模塊和標(biāo)準(zhǔn)箱規(guī)格尺寸,適用于電動(dòng)汽車上的鋰離子電池、金屬鉛化物鎳蓄電池和其他類型蓄電池。小編從GB/T34013-2017標(biāo)準(zhǔn)中看到,主要的圓柱電池尺寸有18650、21700等類型,而業(yè)內(nèi)人都了解,過去18650電池的應(yīng)用非常廣泛,但相比21700電池的特性,其優(yōu)勢(shì)就遜色許多。Tesla表示,“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。”

有研究人員稱,圓柱電池的物理尺寸增加不止提升能量密度,同時(shí)會(huì)降低循環(huán)壽命和倍率等性能。據(jù)測算,容量每提升10%,電池循環(huán)壽命大約會(huì)降低20%。國內(nèi)現(xiàn)在擁有18650、21700、26650、32650等圓柱電池路線,專家認(rèn)為,對(duì)國內(nèi)動(dòng)力電池市場來說,確立標(biāo)準(zhǔn)還需要一段長時(shí)間的修行。

21700電池或?qū)⑷〈?8650電池成為新的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)

從Tesla披露的信息看,在現(xiàn)有條件下,其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg,相比18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg提高了20%。從松下的動(dòng)力鋰電池單體的測試數(shù)據(jù)來看,其21700電池的體積能量密度遠(yuǎn)高于18650型電池單體。單體電芯能量密度的提升要遠(yuǎn)高于成組后提升的20%幅度。

從成本來看,根據(jù)Tesla披露的電池價(jià)格信息,預(yù)計(jì)21700的動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)售價(jià)為170美元/kWh,相比18650的售價(jià)185美元/kWh,價(jià)格下降幅度可達(dá)8.1%。18650的系統(tǒng)的成本約為171美元/kWh,改用21700后,系統(tǒng)成本約能實(shí)現(xiàn)9%左右的降幅,達(dá)到155美元/kWh。

由此可見,相比18650型號(hào)電池,21700電池的優(yōu)勢(shì)如下:

第一，空間利用率變大,電芯單體及系統(tǒng)能量密度都可得到提升。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%,同等能量下所需電池的數(shù)量可減少約1/3。

第二，減少成本(PACK成本最大可削減15%;系統(tǒng)成本可下降9%)。三星提到,在其改用新型21700電池之后,系統(tǒng)相比目前的電池能減少了10%的組件和重量,從而進(jìn)一步降低電池Pack的重量,整車的能量密度將得到部分提升。另外,從生產(chǎn)工藝、設(shè)備折舊、人工成本與18650電池相同,但21700容量更高。按照每瓦時(shí)來計(jì)算成本,21700顯然更具優(yōu)勢(shì)。

企業(yè)瞄準(zhǔn)21700市場

談及21700電池市場,就不得不提Tesla,在與松下聯(lián)合之后,目前已開始小批量生產(chǎn)21700電池。電動(dòng)汽車資源網(wǎng)獲悉,在Model3項(xiàng)目成立之初,馬斯克就給這款車定了3.5萬美金的售價(jià),如果采用原來的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,答案為“21700電池”。

三星SDI也表示,新電池的能量密度是當(dāng)時(shí)在產(chǎn)電池的兩倍,并且新電池組成的電池組在20分鐘內(nèi)可以充進(jìn)續(xù)航里程達(dá)600公里的電池容量。至目前,三星SDI方面還沒有量產(chǎn)21700的消息傳出。而國內(nèi)的億緯鋰能的21700生產(chǎn)線已正式竣工投產(chǎn)。億緯鋰能內(nèi)部人員表示,上線21700主要基于兩大原因:一是相比18650具有三大優(yōu)勢(shì);二是主要基于Tesla帶動(dòng)效應(yīng)。

比克電池研發(fā)副總裁林建曾公開表示,下一步公司將通過結(jié)合高鎳與硅碳,實(shí)現(xiàn)21700電池額定容量達(dá)到6.0Ah。天津力神則規(guī)劃在2018年推出260Wh/kg的產(chǎn)品,并向NCM811和NCA體系升級(jí),最終達(dá)到300Wh/kg的目標(biāo)。

此外,猛獅新能源已布局21700電池產(chǎn)品,位于福建的鋰電生產(chǎn)基地二期將建設(shè)3條產(chǎn)線,其中2條為21700產(chǎn)線,其中一條最快將于2018年6月裝配完成。

不可否認(rèn),21700型號(hào)的圓柱電池在未來會(huì)形成趨勢(shì)。據(jù)了解,在第八批推薦目錄中,南京金龍客車制造有限公司和北汽(常州)汽車有限公司各有一款純電動(dòng)廂式運(yùn)輸車采用了力神的21700電池。資料顯示,該電池單體容量為4.0Ah,系統(tǒng)能量密度為133.64Wh/kg。顯然,目前21700電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)還不足夠亮眼,僅僅是“加長加粗”的18650電池而已。

總之,從國內(nèi)現(xiàn)狀而言,21700市場尚處于起步階段,未來還有一段艱辛的路要走。