從技術角度看圓柱型鋰電池21700

與軟包裝和方形鋰電池相比，18650圓柱形鋰電池是商業化最早、生產自動化程度最高、電流成本最低的動力電池。特斯拉多年來一直在夾緊，基本上保持著軟袋和方形電池的三點式局面。自從特斯拉宣布Model 3采用21700后，圓柱形電池家族也增加了一個明星成員。在本文中，讓我們來看看與圓柱形電池相關的幾個技術要點。除非以下另有說明，否則圓柱形電池指的是18650。圓柱形電池結構

如果你關注動力電池，你會發現圓柱形18560電池是研究最多、討論最多的電池品種。單體主要由正極、負極、隔膜、正極和負極集電器、安全閥、過電流保護裝置、絕緣體和外殼組成。外殼，早期有很多鋼制外殼，目前主要是鋁制外殼。安全閥和PTC如下圖所示。

單個過電流保護裝置的設計因制造商而異，并且根據不同的安全要求價格也不同，因此可以定制。一般安全裝置主要包括PTC正溫度系數電阻器和熔斷器裝置。PTC，當電流過大時，電阻變熱，溫度的積累促進了PTC電阻的上升。當溫度超過閾值時，它會突然升高，這相當于將故障電池與整個回路隔離，避免進一步的熱失控。熔斷器裝置原則上是一個熔斷器。當遇到過大電流時，保險絲熔斷，電路斷開。這兩種保護裝置的區別在于，前者可以恢復，后者是一次性保護。一旦發生故障，系統必須認為故障電池可以正常工作。圓柱形電池的特點圓柱形電池，特別是18650，由于其自身的結構特點和型號的標準化，在圓柱形電池的生產中具有最高的自動化水平。這使得高度一致性成為可能，并且相應地提高了產率。統計數據顯示，三星、松下等主要外國制造商的產量可以達到98%，而中國制造商的產量也可以超過90%。優點1）如上所述，單體一致性良好；2） 單體本身具有良好的機械財產。與方形和軟包裝電池相比，在類似尺寸的情況下，封閉圓筒可以獲得最高的彎曲強度；3） 技術成熟，成本較低，但與此同時，成本優化的空間幾乎被消耗殆盡；

4） 單體能量很小，當事故發生時，這種形式很容易控制，但這也成為了它被取代的原因（讓你成功的東西會摧毀你，不能殺死你的東西會讓你強大，這是一樣的）。缺點：1）在電動汽車的背景下，電池系統中的圓柱形單體數量非常多，這使得電池系統的復雜性大大增加，無論是機構還是管理系統。2） 在溫度環境不均勻的情況下，大量電池單元異化的概率增加。當然，特斯拉在設計之初選擇了18650，這被認為是一個無奈的選擇，因為10年前，能夠量產的合格動力電池還只是一個圓柱形電池。電池的安全性和熱管理要求是其強大電子控制系統研發的驅動力。3） 能量密度的上升空間一直很小。在2016年的新聞中，超威實現了4050mAh的單電池容量和306Wh/kg的比能量，此后再也沒有出現過更高的記錄。在給定的空間里，人們認識到，只死記硬背學習材料是一條艱難的道路。Tesila的Model 3電池系統以21700輛特斯拉Model 3起火，該系統已全面啟用21700輛三元鋰電池，開啟了圓柱形電池容量增加的新階段。特斯拉Model 3的21700電池系統的能量密度約為300Wh/kg，比原Model s的18650電池高出20%以上，電池容量增加了35%，系統成本降低了約9%。

21700個相關制造商和型號目前，世界上能夠大規模生產21700個電池的企業屈指可數。除了松下和特斯拉聯合開發的21700塊電池的量產外，三星SDI此前也展示過相關的21700個產品。據了解，該產品尚未大規模生產。國內有21700家制造商。根據新聞數據，2.17萬輛的首發廠商包括比克、力神、億緯鋰能、天鵬電源、遠東福斯特、力獅新能源等。隨著南京金龍和北汽兩款產品的公示，8月16日，工業和信息化部發布了《道路機動車生產企業及產品公告（第299批）》，用于新車產品的宣傳。其中，由南京金龍客車制造有限公司和北汽（常州）汽車有限公司生產的兩輛純電動廂式車（型號NJL5040XXYBEV25和BJ5040XXXCJ06EV）率先搭載了21700塊三元鋰離子電池。從18650年到21700年，你覺得這次晉升怎么樣？自從我在網上看到這張照片以來，我一直想找個機會把它寫進文章里，沒有其他原因。圖片中對提升特定能量的總結可以說是非常全面的。根據圖中的思路，如果通過化學方法提高電池的比能，18650的未來并不光明。

18650鋰離子電池開發面臨的挑戰，面對人們不斷提高比能的現狀，如果保持整體尺寸不變，提高能量密度，18650將面臨許多挑戰：1）新材料如NCA和硅碳的供應鏈不成熟，成本高，因此供應難以穩定。例如，具有較高能量密度的材料811在其自身穩定性和離大規模生產的過程控制距離之間存在差距，并且在短時間內的結果為18651。2） 新材料的工藝要求高環境、高固定資產投資和巨大的能源消耗；3） 單個電池的容量較低，PACK集團的技術要求和成本較高；4） 單細胞最多適應正偶極耳和負偶極耳的結構，對能量密度有顯著影響；

5） 當同時需要高能量密度和高倍率充電時，設計空間非常小。根據新的國家標準，1C在18650年使用523+石墨系統達到了設計極限。更大直徑的圓柱形鋰離子電池將成為一種不可避免的趨勢。如下圖所示，與18650相比，更大尺寸的電池在接線片設計和繞組彎曲方面表現出明顯的優勢。

綜上所述，尺寸從18650增加到21700，其好處如下：1）在適當提高能量密度的條件下，可以選擇常規材料，性能穩定，性價比高；2） 多極耳機構可以被適當地設計以減小內部阻力；3） 在相同的能量密度下，可以選擇具有快速充電特性的石墨，以提高快速充電性能；4） 通過適當增加直徑和高度可以獲得更有效的體積。5） 單個電池的容量增加，輔助部件的比例降低，電池組的成本降低。在工業和信息化部發布的新國家標準GB/T 34013-2017中，原征求意見稿中只有18650和32650被修改為21700等四個規范，這也被視為21700的一大優勢。

提高產能的途徑與早期認為小單體相當于高安全性的觀點相沖突。與軟包裝和方形鋰電池相比，18650圓柱形鋰電池是商業化最早、生產自動化程度最高、電流成本最低的動力電池。特斯拉多年來一直在夾緊，基本上保持著軟袋和方形電池的三點式局面。自從特斯拉宣布Model 3采用21700后，圓柱形電池家族也增加了一個明星成員。在本文中，讓我們來看看與圓柱形電池相關的幾個技術要點。除非以下另有說明，否則圓柱形電池指的是18650。圓柱形電池結構

如果你關注動力電池，你會發現圓柱形18560電池是研究最多、討論最多的電池品種。單體主要由正極、負極、隔膜、正極和負極集電器、安全閥、過電流保護裝置、絕緣體和外殼組成。外殼，早期有很多鋼制外殼，目前主要是鋁制外殼。安全閥和PTC如下圖所示。

單個過電流保護裝置的設計因制造商而異，并且根據不同的安全要求價格也不同，因此可以定制。一般安全裝置主要包括PTC正溫度系數電阻器和熔斷器裝置。PTC，當電流過大時，電阻變熱，溫度的積累促進了PTC電阻的上升。當溫度超過閾值時，它會突然升高，這相當于將故障電池與整個回路隔離，避免進一步的熱失控。熔斷器裝置原則上是一個熔斷器。當遇到過大電流時，保險絲熔斷，電路斷開。這兩種保護裝置的區別在于，前者可以恢復，后者是一次性保護。一旦發生故障，系統必須認為故障電池可以正常工作。圓柱形電池的特點圓柱形電池，特別是18650，由于其自身的結構特點和型號的標準化，在圓柱形電池的生產中具有最高的自動化水平。這使得高度一致性成為可能，并且相應地提高了產率。統計數據顯示，三星、松下等主要外國制造商的產量可以達到98%，而中國制造商的產量也可以超過90%。優點1）如上所述，單體一致性良好；

2） 單體本身具有良好的機械財產。與方形和軟包裝電池相比，在類似尺寸的情況下，封閉圓筒可以獲得最高的彎曲強度；3） 技術成熟，成本較低，但與此同時，成本優化的空間幾乎被消耗殆盡；4） 單體能量很小，當事故發生時，這種形式很容易控制，但這也成為了它被取代的原因（讓你成功的東西會摧毀你，不能殺死你的東西會讓你強大，這是一樣的）。缺點：1）在電動汽車的背景下，電池系統中的圓柱形單體數量非常多，這使得電池系統的復雜性大大增加，無論是機構還是管理系統。2） 在溫度環境不均勻的情況下，大量電池單元異化的概率增加。當然，特斯拉在設計之初選擇了18650，這被認為是一個無奈的選擇，因為10年前，能夠量產的合格動力電池還只是一個圓柱形電池。電池的安全性和熱管理要求是其強大電子控制系統研發的驅動力。3） 能量密度的上升空間一直很小。在2016年的新聞中，超威實現了4050mAh的單電池容量和306Wh/kg的比能量，此后再也沒有出現過更高的記錄。在給定的空間里，人們認識到，只死記硬背學習材料是一條艱難的道路。Tesila的Model 3電池系統以21700輛特斯拉Model 3起火，該系統已全面啟用21700輛三元鋰電池，開啟了圓柱形電池容量增加的新階段。特斯拉Model 3的21700電池系統的能量密度約為300Wh/kg，比原Model s的18650電池高出20%以上，電池容量增加了35%，系統成本降低了約9%。

21700個相關制造商和型號目前，世界上能夠大規模生產21700個電池的企業屈指可數。除了松下和特斯拉聯合開發的21700塊電池的量產外，三星SDI此前也展示過相關的21700個產品。據了解，該產品尚未大規模生產。國內有21700家制造商。根據新聞數據，2.17萬輛的首發廠商包括比克、力神、億緯鋰能、天鵬電源、遠東福斯特、力獅新能源等。隨著南京金龍和北汽兩款產品的公示，8月16日，工業和信息化部發布了《道路機動車生產企業及產品公告（第299批）》，用于新車產品的宣傳。其中，由南京金龍客車制造有限公司和北汽（常州）汽車有限公司生產的兩輛純電動廂式車（型號NJL5040XXYBEV25和BJ5040XXXCJ06EV）率先搭載了21700塊三元鋰離子電池。從18650年到21700年，你覺得這次晉升怎么樣？自從我在網上看到這張照片以來，我一直想找個機會把它寫進文章里，沒有其他原因。圖片中對提升特定能量的總結可以說是非常全面的。根據圖中的思路，如果通過化學方法提高電池的比能，18650的未來并不光明。

18650鋰離子電池開發面臨的挑戰，面對人們不斷提高比能的現狀，如果保持整體尺寸不變，提高能量密度，18650將面臨許多挑戰：1）新材料如NCA和硅碳的供應鏈不成熟，成本高，因此供應難以穩定。例如，具有較高能量密度的材料811在其自身穩定性和離大規模生產的過程控制距離之間存在差距，并且在短時間內的結果為18651。2） 新材料的工藝要求高環境、高固定資產投資和巨大的能源消耗；3） 單個電池的容量較低，PACK集團的技術要求和成本較高；4） 單細胞最多適應正偶極耳和負偶極耳的結構，對能量密度有顯著影響；

5） 當同時需要高能量密度和高倍率充電時，設計空間非常小。根據新的國家標準，1C在18650年使用523+石墨系統達到了設計極限。更大直徑的圓柱形鋰離子電池將成為一種不可避免的趨勢。如下圖所示，與18650相比，更大尺寸的電池在接線片設計和繞組彎曲方面表現出明顯的優勢。

綜上所述，尺寸從18650增加到21700，其好處如下：1）在適當提高能量密度的條件下，可以選擇常規材料，性能穩定，性價比高；2） 多極耳機構可以被適當地設計以減小內部阻力；3） 在相同的能量密度下，可以選擇具有快速充電特性的石墨，以提高快速充電性能；4） 通過適當增加直徑和高度可以獲得更有效的體積。5） 單個電池的容量增加，輔助部件的比例降低，電池組的成本降低。在工業和信息化部發布的新國家標準GB/T 34013-2017中，原征求意見稿中只有18650和32650被修改為21700等四個規范，這也被視為21700的一大優勢。

提高產能的途徑與早期認為小單體相當于高安全性的觀點相沖突。

標簽：特斯拉Model 3金龍發現Model S

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