據(jù)了解,特斯拉Model3全面啟用21700三元鋰電池,開啟了一個圓柱電池提升容量的新階段。特斯拉Model3的21700型電池系統(tǒng),能量密度在300Wh/kg左右,比原來ModelS使用的18650電池能量密度提升20%以上,單體容量提升35%,系統(tǒng)成本降低9%左右。21700的出現(xiàn),這將挑戰(zhàn)18650的發(fā)展,其諸多挑戰(zhàn):
1.新材料如NCA(鎳鈷鋁)、硅碳等新材料供應鏈尚不成熟,成本高,供應難以穩(wěn)定,比如更高能量密度的材料811,本身穩(wěn)定性和制程控制距離量產(chǎn)有段差距,結(jié)果就是短期內(nèi)811的18650貴很多,性能卻差不少;
2.單體電池容量低,PACK成組技術(shù)要求和成本偏高;
3.單體電芯最多適應正單、負雙極耳結(jié)構(gòu),而且對能量密度影響較為顯著;
4.高能量密度與高倍率充電同時要求時,設(shè)計空間很小,18650用523加石墨體系,按新國標,1C做到2.4AH已到了設(shè)計的極限。
更大直徑圓柱鋰電池將成為必然趨勢,更大尺寸電芯與18650在極耳設(shè)計和卷繞曲率兩個角度進行對比,大尺寸電芯顯示出明顯優(yōu)勢。
總結(jié)下來,尺寸從18650提高到21700,獲得好處如下:
1)適當提高能量密度情況下,可以選擇常規(guī)材料,性能穩(wěn)定、性價比高;
2)可以適當進行多極耳機構(gòu)設(shè)計,降低內(nèi)阻;
3)同樣能量密度下,可以選擇快充特性石墨,改善快充性能;
4)適當增加直徑和高度可以獲得更多的有效體積;
5)單體電芯容量增大,輔助構(gòu)件比例降低,降低Pack成本。