特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型2170電池開始量產(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，三星SDI也推出了相同規(guī)格的新型電池21700，全球鋰電池巨頭紛紛轉(zhuǎn)向21700電池，能否刮起型號(hào)變更的大風(fēng)。

特斯拉發(fā)布新型電池

1圓柱電池變革臨近—大型化趨勢顯現(xiàn)

18650符合階段性需求，身負(fù)動(dòng)力鋰電初級應(yīng)用階段的歷史使命

回顧動(dòng)力鋰電發(fā)展之初，特斯拉采用18650的成功極大的引導(dǎo)了國內(nèi)18650電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，18650電池具備高度成熟的工藝，自動(dòng)化程度高，作為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品良品率及一致性有保障(國外三星等企業(yè)良品率98%以上，國內(nèi)普遍在90%以上)，且成本較低(2Ah單體價(jià)格為5~6元)，在動(dòng)力鋰電池初期應(yīng)用車輛上達(dá)到了盡量壓制成本的作用，目前我國主流動(dòng)力鋰電池主要以18650圓柱為主，如福斯特、比克動(dòng)力、智航新能源、德朗能、天鵬電源、億緯鋰能等公司都采用圓柱18650的產(chǎn)品技術(shù)路線。但18650受限于體積限制，普遍在2.2-3.6Ah之間，在當(dāng)前對動(dòng)力電池能量包能量持續(xù)提升要求下，單體容量提升空間有限，未來提升進(jìn)度也將趨緩。

動(dòng)力鋰電池能量密度的提升依靠兩種方式：一是鋰電池材料體系機(jī)理性能提升，對材料研發(fā)及匹配性要求非常高，進(jìn)步較慢。二是對型號(hào)及工藝的生產(chǎn)控制。     

動(dòng)力鋰電能量密度目標(biāo)會(huì)倒逼產(chǎn)品型號(hào)變革提升。當(dāng)前制定的2020年前新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)與動(dòng)力鋰電池能量密度正比例相關(guān)，因此在電池材料體系沒有巨大突破的情況下，從產(chǎn)品型號(hào)設(shè)計(jì)入手，適當(dāng)增大電池“直徑和長度”獲得更高的有效容量成為必然趨勢，18650已初步完成了動(dòng)力鋰電池初級應(yīng)用階段的歷史使命，未來“加大碼”鋰電池型號(hào)將會(huì)興起。

電池網(wǎng)遠(yuǎn)期看，從國家對動(dòng)力鋰電池能量密度的指引目標(biāo)來看，我國明確提出要在2020年動(dòng)力電池單體能量密度突破300Wh/kg，動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度達(dá)到260Wh/kg；2025年動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度要達(dá)到350Wh/kg。以比克公司的18650型號(hào)電池為例，三元鋰電單體能量密度為215wh/kg，要達(dá)到2020年單體電池目標(biāo)，需提升39.5%幅度較大。

大方向上國家補(bǔ)貼推動(dòng)企業(yè)內(nèi)生動(dòng)力去提升電池能量密度，而產(chǎn)品型號(hào)改進(jìn)遠(yuǎn)比材料(NCA，811)進(jìn)步更加快速，通過增加體積來提高能量密度的21700電池?zé)o疑會(huì)成為企業(yè)重點(diǎn)考慮的對象。動(dòng)力鋰電池持續(xù)提升的能量密度要求勢必持續(xù)助推動(dòng)力鋰電池型號(hào)的變革。

“加粗加長”的21700電池從性能及成本上全面碾壓18650

電池能量密度提升20%以上

21700電池的能量密度要優(yōu)于18650電池。根據(jù)目前特斯拉披露的信息，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左右，比其原來18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg約提高20%。同時(shí)我們根據(jù)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。

電池系統(tǒng)成本下降9%左右

21700成本下降9%左右。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/Wh，相比18650的售價(jià)185美元/Wh，價(jià)格下降幅度可達(dá)8.1%左右。18650的系統(tǒng)的成本約為171美元/Wh，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/Wh。

單體容量提升后，PACK所需配件數(shù)同比例減少帶動(dòng)PACK成本下降。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，TeslaModels電動(dòng)汽車使用7104節(jié)18650電池串并聯(lián)成電池組，預(yù)計(jì)在新款MODEL3電池節(jié)數(shù)將大幅減少。

在降低系統(tǒng)管理難度的同時(shí)將同比例的減少電池包采用的金屬結(jié)構(gòu)件及導(dǎo)電連接件等配件數(shù)量，特斯拉的Pack成本占總系統(tǒng)成本約24%，預(yù)計(jì)電池包成本降幅較為可觀。

輕量化的貢獻(xiàn)。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。

.為什么是21700？     

21700不是絕對性能優(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。圓柱電芯的物理尺寸增加不止提升能量密度，同時(shí)會(huì)負(fù)相關(guān)影響到循環(huán)壽命和倍率等性能。據(jù)測算，容量每提升10%，循環(huán)壽命大約會(huì)降低20%；充放電倍率降低30~40%；同時(shí)電芯會(huì)有20%左右的溫升。如持續(xù)增大SIZE，會(huì)加大犧牲掉安全性風(fēng)險(xiǎn)。   

經(jīng)濟(jì)性方面，圓柱電芯在18650成熟工藝上進(jìn)行適當(dāng)幅度的提升，在保障良品率和一致性的前提性對成本進(jìn)行控制。若SIZE過大，安全性和適配性均將降低，導(dǎo)致更大的圓柱26500、32650等未能規(guī)?；紦?jù)主流市場的原因。 

產(chǎn)線通用生產(chǎn)變更成本較低。首先從國內(nèi)鋰電生產(chǎn)企業(yè)來看，目前正處于規(guī)?；漠a(chǎn)線建設(shè)投資期，預(yù)計(jì)今年年內(nèi)的有效產(chǎn)能預(yù)計(jì)在60-70GWh左右，短期鋰電的產(chǎn)能供給端建設(shè)基本完成，未來新增投資增速將趨緩，福斯特、比克動(dòng)力、智航新能源、德朗能、天鵬電源、億緯鋰能等近兩年大幅擴(kuò)產(chǎn)的企業(yè)產(chǎn)線均以18650為主。

從存量產(chǎn)線的角度來看，基本以18650圓柱為主，鋰電池廠商由原來的主流18650轉(zhuǎn)型到21700較為便利，產(chǎn)線設(shè)備可以通用切換到21700較為容易，不會(huì)投入太高的設(shè)備技改費(fèi)用及新增設(shè)備投資。所以我們預(yù)計(jì)未來21700電池將會(huì)有可觀的增長。產(chǎn)線改造主要涉及中后段的分切、卷繞、裝配、化成等環(huán)節(jié)，針對半自動(dòng)線的模具調(diào)整費(fèi)用較低。