钜大LARGE | 点击量：5550次 | 2021年04月07日
特斯拉Model 3选用21700电池到底是为了什么？
最近特斯拉一直游走在国内外的新闻头条上，扑面而来的都是Model3延期交付、停产等等负面新闻。不过，随着披露信息越来越多，Model3P80D的参数也得到了曝光，其最大的变化就是使用了全新的21700电池替换掉了原来的18650电池。
18650电池是什么
18650与5号电池比较
为了让大家能轻松搞懂21700电池，和朋友在一起时更加有谈资，咱们不如先来简单回顾一下特斯拉目前使用的18650电池，毕竟原理都是相同的。
18650作为圆柱形电池，它与普通电池的AA电池外观不无两样。也正是这样，使它广泛适用于各种电子产品。并且相比起传统的AA5号电池来说，它的体积更大，也就更能够保证它的容量
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
这里就不得不提一下它的命名方式，作为圆柱形电池，它们有着一套非常简单的命名规则，就拿18650举例，前面两位表明这款电池的直径是多少毫米，后面位数则表示电池的高度和形状（数字0代表为圆柱），也就是说18650电池为18mm直径，65mm高的圆柱形电池。最早这种标准是被索尼所推行出来，不过由于锂离子电池的造型会根据需求变的千奇百怪，所以在最开始的时候这种命名方式并没有真正被推崇。
随着强光手电、笔记本电脑等等的发展，18650迎来了自己的产品巅峰时期，除了国外的松下、索尼等大品牌制造以外，国内的各种小作坊也开始制造这种电池。只不过相比于国外厂商平均3000多毫安的容量来说，国内的产品在容量上并不占优势，并且不少国产电池糟糕的品控也直接把18650电池的名誉给毁了。
为何使用18650电池
iPhoneX的电池就属于层叠式的一种
特斯拉之所以选择18650重要就是看上了这种电池成熟的技术、相对优秀的能量密度、足够稳定的品控。再加上特斯拉作为一家新晋的汽车厂家，在之前它并没有任何生产电池的技术，所以与其说自己研究或找代厂做层叠式电池，那还不如直接购买优秀厂家的成熟产品来的划算。
700瓦时的18650电池组
不过相比于层叠式电池来说，18650的体积更小，单体能量更低！也就是说要更多的单块电池来组成合适的电池组，从而提高车辆的续航能力。这就形成了一个技术难题，如何去管理这上千块的电池？
为此，特斯拉专门打造了一套顶端的BMS电池管理系统来管理这上千块的18650电池在精密的管理系统下，配合着18650电池出色的品控，超高的个体一致性，这也让整套系统可以保持很高的可控性以及稳定性。
但由于这套BMS电池管理系统过于厚重，所以这也直接引出了另一个致命的问题，如何解决这套电池系统的散热？！
假如你拆过目前的智能手机电池，你就能发现，这种层叠电池并没有采用坚硬的外壳，而是通过很薄的铝板来保护内部，这样做的好处就是它可以造得很薄，从而不用过多的担心散热问题。不过缺点就是很容易破碎，甚至用手就能给掰弯、冒烟。
18650的金属保护壳
但18650电池就不相同，为了满足安全性，18650的电池外面是一层钢制或铝合金结构，以此来防止电池爆炸。但也正是这样坚固的结构，对散热提出了巨大考验，尤其是当8000块电池放在一起的时候。
特斯拉BMS系统
特斯拉采用发动机排气歧管的布置方式，通过液体对电池进行降温，并且保证每个电池的温度差别不会超过5度。但这种散热就提出了另外一个问题：重量与成本！
因为假如单独拿18650电池的能量密度和层叠式电池的能量密度相比，18650是明显占优的。但是假如把BMS电池管理系统的重量同样算到18650电池组里的话，那么层叠式电池在能量密度方面就会反超18650！也足以证明这套BMS系统到底有多复杂。所以为了解决重量与成本的问题，最简单的办法就是把技术相对过时的18650电池换掉。
21700电池有什么优势
由于圆柱形电池产品已经非常成熟，所以可以直接在原来18650的基础上，通过新增3mm的直径50mm的高度来新增体积，带来更大的毫安时。此外，由于体积变大，21700电池还新增了多级电耳，以轻微提高电池充电速度。并且，电池的体积变大，车辆整体的电池数量也会相对减少，降低了BMS系统的复杂程度，顺带减轻了重量和成本。
搭载了21700电池的电动山地车
不过特斯拉并不是最先开始使用21700电池的厂家。早在2015年，松下就首先在自己研发的电动自行车上就使用了这种电池。之后特斯拉看到这种电池使用效果很赞，于是便像松下提出购买升级需求，加上二者的长期合作关系，Model3使用上21700也就顺理成章了。
ModelS能否使用上21700
根据马斯克的发言来看，我认为近期应该不会采用，不过肯定会在下次改款的时候使用上21700，毕竟这种电池无论是对生产成本还是售价来说都起到了非常积极的用途！
更何况目前电动汽车面对的首要问题从浅层次来看是电池技术什么时候可以有质的飞跃。但是假如从深层次来看则会抛出两个非常令人头疼的问题，那就是在长续航和快充电中间选谁。而马斯克似乎选择的快速充电，因为他已经明确表示并不希望看见ModelS和ModelX的总电量超过100千瓦时。
特斯拉ModelS底盘
同时还有另外一个问题同样要解决，那就是底盘设计。18650电池与21700电池的大小不相同，这就会直接导致安装电池组的底盘设计发生改变。也就是说，特斯拉要为现售车型重新设计底盘以满足安装21700电池的需求。
最新的Model3P80D数据
作为目前已知的最快Model3车型，Model3P80D在前后各搭载了一台电动机，从而实现电传四驱系统。0-100km/h加速3.6秒，综合路况续航里程为498km！采用21700的电池组容量也达到了80.5千瓦时，也正是P80D名字的来源。
搭载21700三元锂电的北汽新能源厢式货车
其实21700电池早已经不是什么先进的技术，假如你打开淘宝便能搜索到21700电池，它同样与18650电池相同应用于手电、电子烟等便携式设备。此外，国内北汽和金龙的两款厢式货车也早在去年夏天便是用上了21700电池组。以此看来它并不是什么黑科技，国内厂家也有在生产，只不过是Model3的话题属性将它推上了风口浪尖。锂离子电池指的是电化学体系中含有锂的电池，大致可分为锂金属电池和锂离子电池，锂离子电池由于不含金属锂和可充电的属性得以商用，就外形而言分为圆柱形和方形，重要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜材料四个部分构成。
锂离子电池因正极材料及负极材料不同而被区分成不同种类的电池，如常用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂和三元材料等，常用的负极材料石墨碳材料、锡基材料、硅基材料、钛基材料等，其中钴酸锂是大多数锂离子电池使用的正极材料。
2、锂离子电池技术方向如何？
三元锂离子电池又称三元聚合物锂离子电池，它指的以镍钴锰三元材料做正极材料，以石墨为负极材料的电池，其以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际要调整，这是日韩等电池公司主攻技术方向;磷酸铁锂离子电池则是以磷酸铁锂为正极材料，石墨为负极材料的电池，这是比亚迪主攻技术方向;钛酸锂离子电池则分为两种，一种是钛酸锂作为负极材料，可与锰酸锂、三元材料及磷酸铁锂等正极材料组成锂离子电池，这是当前珠海银隆主攻方向，另一种则是钛酸锂做正极、与金属锂或锂合金做负极组成锂离子电池。
3、三元锂离子电池优势
三元锂离子电池最大优势在于电池储能密度高，其储能密度通常在200WH/kg以上，相关于磷酸铁锂的90-120WH/kg,更适合乘用车市场对续航里程的需求，但是三元锂离子电池材料分解温度在200℃左右，它会释放氧分子，在高温用途下电解液会迅速燃烧，引发电池自燃和易爆风险，因此它对电池管理要求很高，要做好过充保护(OVP)、过放保护（UVP）、过温保护（OTP）和过流保护（OCP）等，因此三元锂离子电池虽在我国纯电动汽车乘用市场装机比例高达76%，但是在电动大巴装机量却仅为27.6%，相反磷酸铁锂达到了64.9%。
4、特斯拉为何改用2170？
特斯拉采用的18650和2170号电池都属于三元锂离子电池，18650代表的是直径18mm、长度65mm的圆柱形电池，2170号电池代表的则是直径21mm、长度70mm的圆柱形电池，特斯拉18650号电池由于体积受限，无法通过工艺控制和原材料角度提高能量密度，降低电池成本，因而增大体积的2170号电池就成了必然选择，在Model3率先使用后，ModelS和ModelX有望随后进行更换。
