21700电池PK18650电池 特斯拉为何带头换芯?

来源:第一电动网 作者:徐云飞20172017年05月31日 15:03
[导读] 今年的投资者见面会上,特斯拉宣布与松下联合研发的新型2170电池开始量产,并强调这是目前可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池,三星SDI也推出了相同规格的新型电池21700,全球锂电巨头纷纷转向21700电池,能否刮起型号变更的大风。

今年的投资者见面会上,特斯拉宣布与松下联合研发的新型2170电池开始量产,并强调这是目前可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池,三星SDI也推出了相同规格的新型电池21700,全球锂电巨头纷纷转向21700电池,能否刮起型号变更的大风。

1.圆柱电池变革临近——大型化趋势显现

1.1. 18650符合阶段性需求,身负动力锂电初级应用阶段的历史使命

回顾动力锂电发展之初,特斯拉采用18650的成功极大的引导了国内18650电池在电动汽车领域的应用,18650电池具备高度成熟的工艺,自动化程度高,作为标准化产品良品率及一致性有保障(国外三星等企业良品率98%以上,国内普遍在90%以上),且成本较低(2Ah单体价格为5~6元),在动力锂电池初期应用车辆上达到了尽量压制成本的作用,目前我国主流动力锂电池主要以18650圆柱为主,如福斯特、比克动力、智航新能源、德朗能、天鹏电源、亿纬锂能等公司都采用圆柱18650的产品技术路线。但18650受限于体积限制,普遍在2.2-3.6Ah之间,在当前对动力电池能量包能量持续提升要求下,单体容量提升空间有限,未来提升进度也将趋缓。

1.2. 型号升级:“加粗加长”是趋势

动力锂电池能量密度的提升依靠两种方式:一是锂电池材料体系机理性能提升,对材料研发及匹配性要求非常高,进步较慢。二是对型号及工艺的生产控制。

动力锂电能量密度目标会倒逼产品型号变革提升。当前制定的2020年前新能源汽车补贴标准与动力锂电池能量密度正比例相关,因此在电池材料体系没有巨大突破的情况下,从产品型号设计入手,适当增大电池“直径和长度”获得更高的有效容量成为必然趋势,18650已初步完成了动力锂电池初级应用阶段的历史使命,未来“加大码”锂电池型号将会兴起。

远期看,从国家对动力锂电池能量密度的指引目标来看,我国明确提出要在2020年动力电池单体能量密度突破300Wh/kg,动力电池系统能量密度达到260Wh/kg;2025年动力电池系统能量密度要达到350Wh/kg。以比克公司的18650型号电池为例,三元锂电单体能量密度为215wh/kg,要达到2020年单体电池目标,需提升39.5%幅度较大。大方向上国家补贴推动企业内生动力去提升电池能量密度,而产品型号改进远比材料(NCA,811)进步更加快速,通过增加体积来提高能量密度的21700电池无疑会成为企业重点考虑的对象。动力锂电池持续提升的能量密度要求势必持续助推动力锂电池型号的变革。

2.“加粗加长”的21700电池从性能及成本上全面碾压18650

2.1. 电池能量密度提升20%以上

21700电池的能量密度要优于18650电池。根据目前特斯拉披露的信息,在现有条件下,其生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右,比其原来18650电池系统的250Wh/kg约提高20%。同时我们根据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。

表1:21700电池和18650电池参数对比


来源:国泰君安证券研究
 

图1:21700电池能量密度遥遥领先其他电池类型

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