圆柱形锂离子电池用于新能源电动汽车的发展趋势会将如何？
- 发布时间：2020-02-12 16:54
圆柱形锂离子电池用于新能源电动汽车的发展趋势会将如何？
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无论对于小型圆柱电芯用于EV有多少争议，18650由于高能量密度和高性价比，成为越来越多乘用车和物流车的重要选择。18650的优点是成熟度高、一致性高、能量密度、成本、排布柔性高;缺点是数量多，pack难度高，质量控制点多。而更大的单体电芯可以通过改变内部设计，大幅度提升寿命、倍率等，也让Pack看起来更容易，但也同时会大幅降低能量密度(体积和重量)，降低了组装时空间利用的灵活性，高能量密度的大尺寸电池，大多自动化程度低，制程等不良带来的成本很高，一致性差，且一旦失效，后果可怕。
目前，圆柱电芯的优势很大程度上得益于尺寸标准化、产品成熟度与成本竞争力，与标准化一定是强相关;更大的圆柱26/32等一直未能成为主流;呼之欲出的新尺寸20/21，是市场自身多种因素的测算平衡和基于18650现有优势的兼顾的选择!
什么类型的锂电芯更适合?
单位体积容量与循环寿命、倍率、安全性是强相关因素：容量每提升10%，循环寿命大约会降低20%;容量每提升10%，充放电倍率降低30-40%;容量每提升10%，温升大约会提高20%，且呈几何级上升;能量密度越高，安全性风险越大。
18650用523+石墨体系，按新国标，1C做到2.4AH已到了设计的极限，更高能量密度的材料(NCA、811等)本身稳定性和制程控制，不是想象的那么容易。所以，暂时还不太好用，但贵很多……
圆柱18650锂离子电池发展面临的诸多挑战
电池能量密度要求不断提高，提高了材料成本：a.新材料如NCA、硅碳等新材料供应链尚不成熟，成本高，供应难以稳定;b.新材料制程对环境要求高，固定资产投资高，能耗巨大;单体电池容量低，PACK成组技术要求和成本偏高;单体电芯最多适应正单、负双极耳结构，而且对能量密度影响较为显著;高曲率部分比率较大，循环寿命受到较大影响;高能量密度与高倍率充电同时要求时，设计空间已到极限。
更大直径圆柱锂离子电池将成为必然趋势：20/21相对18是更好的选择
同体积下，能量密度优势：适当增加直径和高度可以获得更多的有效体积。
带来的好处：a.适当提高能量密度情况下，可以选择常规材料，稳定、性价比高;b.可以适当进行多极耳机构设计降低内阻;c.同样能量密度下，可以选择快充特性石墨，改善快充性能;d.高曲率部分比率降低，延长电芯循环寿命;e.单体电芯容量增大，降低Pack成本。
多极耳结构设计：可以实现低内阻(ACIR或DCIR)。
低曲线率区域比率增加：循环寿命延长。
1.从上图可以得到，21700在不同的型号中高曲率点所占的比例是最小的，20650适中，而18650最高。
2.当电池在循环过程中如出现恶化时，在曲率最大点开始，而21700由于其所占的比例最小，故对循环性能的影响也是最小。
相同容量的PACK包在相同安全距离设计下，20系列体积能量密度比最优，重量能量密度21最佳。
新标准来袭，天鹏的选择
新厂投入巨资，投入日韩最先进生产设备，从投料到挑选完全实现自动化，4条200PPM的自动化产线。兼容性产线，日产100万只20650/21700，2017年4月实现量产供货，虽然20/21的直径为使用成熟材料体系延长了周期，仍然最为严苛的环境控制，以确保我们储备多年的高容量产品技术，在安全可靠的环境下实现量产，更为供应链的成熟化赋予了一定时间。
为什么20650/21700，而不是20700?
18650到新尺寸的过渡，大部分现有电池包可以在直径上轻易切换，成本低速度快，而65-70的高度变化，会带来现有电池包模具弃用的麻烦;利用自身市场优势，20650中大倍率电池的量产已经超过一年半，培育了20650次级品市场并已经初具规模，可以更快实现垂直产业链层面的成本优势。给客户提供更大单体(21700)和更少尺寸变化但同时具备高的空间利用率(20650)两种选择。
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