从技术角度看圆柱型锂电池21700

与软包装和方形锂电池相比，18650圆柱形锂电池是商业化最早、生产自动化程度最高、电流成本最低的动力电池。特斯拉多年来一直在夹紧，基本上保持着软袋和方形电池的三点式局面。自从特斯拉宣布Model 3采用21700后，圆柱形电池家族也增加了一个明星成员。在本文中，让我们来看看与圆柱形电池相关的几个技术要点。除非以下另有说明，否则圆柱形电池指的是18650。圆柱形电池结构

如果你关注动力电池，你会发现圆柱形18560电池是研究最多、讨论最多的电池品种。单体主要由正极、负极、隔膜、正极和负极集电器、安全阀、过电流保护装置、绝缘体和外壳组成。外壳，早期有很多钢制外壳，目前主要是铝制外壳。安全阀和PTC如下图所示。

单个过电流保护装置的设计因制造商而异，并且根据不同的安全要求价格也不同，因此可以定制。一般安全装置主要包括PTC正温度系数电阻器和熔断器装置。PTC，当电流过大时，电阻变热，温度的积累促进了PTC电阻的上升。当温度超过阈值时，它会突然升高，这相当于将故障电池与整个回路隔离，避免进一步的热失控。熔断器装置原则上是一个熔断器。当遇到过大电流时，保险丝熔断，电路断开。这两种保护装置的区别在于，前者可以恢复，后者是一次性保护。一旦发生故障，系统必须认为故障电池可以正常工作。圆柱形电池的特点圆柱形电池，特别是18650，由于其自身的结构特点和型号的标准化，在圆柱形电池的生产中具有最高的自动化水平。这使得高度一致性成为可能，并且相应地提高了产率。统计数据显示，三星、松下等主要外国制造商的产量可以达到98%，而中国制造商的产量也可以超过90%。优点1）如上所述，单体一致性良好；2） 单体本身具有良好的机械财产。与方形和软包装电池相比，在类似尺寸的情况下，封闭圆筒可以获得最高的弯曲强度；3） 技术成熟，成本较低，但与此同时，成本优化的空间几乎被消耗殆尽；

4） 单体能量很小，当事故发生时，这种形式很容易控制，但这也成为了它被取代的原因（让你成功的东西会摧毁你，不能杀死你的东西会让你强大，这是一样的）。缺点：1）在电动汽车的背景下，电池系统中的圆柱形单体数量非常多，这使得电池系统的复杂性大大增加，无论是机构还是管理系统。2） 在温度环境不均匀的情况下，大量电池单元异化的概率增加。当然，特斯拉在设计之初选择了18650，这被认为是一个无奈的选择，因为10年前，能够量产的合格动力电池还只是一个圆柱形电池。电池的安全性和热管理要求是其强大电子控制系统研发的驱动力。3） 能量密度的上升空间一直很小。在2016年的新闻中，超威实现了4050mAh的单电池容量和306Wh/kg的比能量，此后再也没有出现过更高的记录。在给定的空间里，人们认识到，只死记硬背学习材料是一条艰难的道路。Tesila的Model 3电池系统以21700辆特斯拉Model 3起火，该系统已全面启用21700辆三元锂电池，开启了圆柱形电池容量增加的新阶段。特斯拉Model 3的21700电池系统的能量密度约为300Wh/kg，比原Model s的18650电池高出20%以上，电池容量增加了35%，系统成本降低了约9%。

21700个相关制造商和型号目前，世界上能够大规模生产21700个电池的企业屈指可数。除了松下和特斯拉联合开发的21700块电池的量产外，三星SDI此前也展示过相关的21700个产品。据了解，该产品尚未大规模生产。国内有21700家制造商。根据新闻数据，2.17万辆的首发厂商包括比克、力神、亿纬锂能、天鹏电源、远东福斯特、力狮新能源等。随着南京金龙和北汽两款产品的公示，8月16日，工业和信息化部发布了《道路机动车生产企业及产品公告（第299批）》，用于新车产品的宣传。其中，由南京金龙客车制造有限公司和北汽（常州）汽车有限公司生产的两辆纯电动厢式车（型号NJL5040XXYBEV25和BJ5040XXXCJ06EV）率先搭载了21700块三元锂离子电池。从18650年到21700年，你觉得这次晋升怎么样？自从我在网上看到这张照片以来，我一直想找个机会把它写进文章里，没有其他原因。图片中对提升特定能量的总结可以说是非常全面的。根据图中的思路，如果通过化学方法提高电池的比能，18650的未来并不光明。

18650锂离子电池开发面临的挑战，面对人们不断提高比能的现状，如果保持整体尺寸不变，提高能量密度，18650将面临许多挑战：1）新材料如NCA和硅碳的供应链不成熟，成本高，因此供应难以稳定。例如，具有较高能量密度的材料811在其自身稳定性和离大规模生产的过程控制距离之间存在差距，并且在短时间内的结果为18651。2） 新材料的工艺要求高环境、高固定资产投资和巨大的能源消耗；3） 单个电池的容量较低，PACK集团的技术要求和成本较高；4） 单细胞最多适应正偶极耳和负偶极耳的结构，对能量密度有显著影响；

5） 当同时需要高能量密度和高倍率充电时，设计空间非常小。根据新的国家标准，1C在18650年使用523+石墨系统达到了设计极限。更大直径的圆柱形锂离子电池将成为一种不可避免的趋势。如下图所示，与18650相比，更大尺寸的电池在接线片设计和绕组弯曲方面表现出明显的优势。

综上所述，尺寸从18650增加到21700，其好处如下：1）在适当提高能量密度的条件下，可以选择常规材料，性能稳定，性价比高；2） 多极耳机构可以被适当地设计以减小内部阻力；3） 在相同的能量密度下，可以选择具有快速充电特性的石墨，以提高快速充电性能；4） 通过适当增加直径和高度可以获得更有效的体积。5） 单个电池的容量增加，辅助部件的比例降低，电池组的成本降低。在工业和信息化部发布的新国家标准GB/T 34013-2017中，原征求意见稿中只有18650和32650被修改为21700等四个规范，这也被视为21700的一大优势。

提高产能的途径与早期认为小单体相当于高安全性的观点相冲突。与软包装和方形锂电池相比，18650圆柱形锂电池是商业化最早、生产自动化程度最高、电流成本最低的动力电池。特斯拉多年来一直在夹紧，基本上保持着软袋和方形电池的三点式局面。自从特斯拉宣布Model 3采用21700后，圆柱形电池家族也增加了一个明星成员。在本文中，让我们来看看与圆柱形电池相关的几个技术要点。除非以下另有说明，否则圆柱形电池指的是18650。圆柱形电池结构

如果你关注动力电池，你会发现圆柱形18560电池是研究最多、讨论最多的电池品种。单体主要由正极、负极、隔膜、正极和负极集电器、安全阀、过电流保护装置、绝缘体和外壳组成。外壳，早期有很多钢制外壳，目前主要是铝制外壳。安全阀和PTC如下图所示。

单个过电流保护装置的设计因制造商而异，并且根据不同的安全要求价格也不同，因此可以定制。一般安全装置主要包括PTC正温度系数电阻器和熔断器装置。PTC，当电流过大时，电阻变热，温度的积累促进了PTC电阻的上升。当温度超过阈值时，它会突然升高，这相当于将故障电池与整个回路隔离，避免进一步的热失控。熔断器装置原则上是一个熔断器。当遇到过大电流时，保险丝熔断，电路断开。这两种保护装置的区别在于，前者可以恢复，后者是一次性保护。一旦发生故障，系统必须认为故障电池可以正常工作。圆柱形电池的特点圆柱形电池，特别是18650，由于其自身的结构特点和型号的标准化，在圆柱形电池的生产中具有最高的自动化水平。这使得高度一致性成为可能，并且相应地提高了产率。统计数据显示，三星、松下等主要外国制造商的产量可以达到98%，而中国制造商的产量也可以超过90%。优点1）如上所述，单体一致性良好；

2） 单体本身具有良好的机械财产。与方形和软包装电池相比，在类似尺寸的情况下，封闭圆筒可以获得最高的弯曲强度；3） 技术成熟，成本较低，但与此同时，成本优化的空间几乎被消耗殆尽；4） 单体能量很小，当事故发生时，这种形式很容易控制，但这也成为了它被取代的原因（让你成功的东西会摧毁你，不能杀死你的东西会让你强大，这是一样的）。缺点：1）在电动汽车的背景下，电池系统中的圆柱形单体数量非常多，这使得电池系统的复杂性大大增加，无论是机构还是管理系统。2） 在温度环境不均匀的情况下，大量电池单元异化的概率增加。当然，特斯拉在设计之初选择了18650，这被认为是一个无奈的选择，因为10年前，能够量产的合格动力电池还只是一个圆柱形电池。电池的安全性和热管理要求是其强大电子控制系统研发的驱动力。3） 能量密度的上升空间一直很小。在2016年的新闻中，超威实现了4050mAh的单电池容量和306Wh/kg的比能量，此后再也没有出现过更高的记录。在给定的空间里，人们认识到，只死记硬背学习材料是一条艰难的道路。Tesila的Model 3电池系统以21700辆特斯拉Model 3起火，该系统已全面启用21700辆三元锂电池，开启了圆柱形电池容量增加的新阶段。特斯拉Model 3的21700电池系统的能量密度约为300Wh/kg，比原Model s的18650电池高出20%以上，电池容量增加了35%，系统成本降低了约9%。

21700个相关制造商和型号目前，世界上能够大规模生产21700个电池的企业屈指可数。除了松下和特斯拉联合开发的21700块电池的量产外，三星SDI此前也展示过相关的21700个产品。据了解，该产品尚未大规模生产。国内有21700家制造商。根据新闻数据，2.17万辆的首发厂商包括比克、力神、亿纬锂能、天鹏电源、远东福斯特、力狮新能源等。随着南京金龙和北汽两款产品的公示，8月16日，工业和信息化部发布了《道路机动车生产企业及产品公告（第299批）》，用于新车产品的宣传。其中，由南京金龙客车制造有限公司和北汽（常州）汽车有限公司生产的两辆纯电动厢式车（型号NJL5040XXYBEV25和BJ5040XXXCJ06EV）率先搭载了21700块三元锂离子电池。从18650年到21700年，你觉得这次晋升怎么样？自从我在网上看到这张照片以来，我一直想找个机会把它写进文章里，没有其他原因。图片中对提升特定能量的总结可以说是非常全面的。根据图中的思路，如果通过化学方法提高电池的比能，18650的未来并不光明。

18650锂离子电池开发面临的挑战，面对人们不断提高比能的现状，如果保持整体尺寸不变，提高能量密度，18650将面临许多挑战：1）新材料如NCA和硅碳的供应链不成熟，成本高，因此供应难以稳定。例如，具有较高能量密度的材料811在其自身稳定性和离大规模生产的过程控制距离之间存在差距，并且在短时间内的结果为18651。2） 新材料的工艺要求高环境、高固定资产投资和巨大的能源消耗；3） 单个电池的容量较低，PACK集团的技术要求和成本较高；4） 单细胞最多适应正偶极耳和负偶极耳的结构，对能量密度有显著影响；

5） 当同时需要高能量密度和高倍率充电时，设计空间非常小。根据新的国家标准，1C在18650年使用523+石墨系统达到了设计极限。更大直径的圆柱形锂离子电池将成为一种不可避免的趋势。如下图所示，与18650相比，更大尺寸的电池在接线片设计和绕组弯曲方面表现出明显的优势。

综上所述，尺寸从18650增加到21700，其好处如下：1）在适当提高能量密度的条件下，可以选择常规材料，性能稳定，性价比高；2） 多极耳机构可以被适当地设计以减小内部阻力；3） 在相同的能量密度下，可以选择具有快速充电特性的石墨，以提高快速充电性能；4） 通过适当增加直径和高度可以获得更有效的体积。5） 单个电池的容量增加，辅助部件的比例降低，电池组的成本降低。在工业和信息化部发布的新国家标准GB/T 34013-2017中，原征求意见稿中只有18650和32650被修改为21700等四个规范，这也被视为21700的一大优势。

提高产能的途径与早期认为小单体相当于高安全性的观点相冲突。

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