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，能否刮起型號變更的大風。

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，身負動力鋰電初級應用階段的歷史使命

回顧動力鋰電發(fā)展之初，特斯拉采用18650的成功極大的引導了國內(nèi)18650電池在電動汽車領域的應用，18650電池具備高度成熟的工藝，自動化程度高，作為標準化產(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單體價格為5~6元)，在動力鋰電池初期應用車輛上達到了盡量壓制成本的作用，目前我國主流動力鋰電池主要以18650圓柱為主，如福斯特、比克動力、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)品技術路線。但18650受限于體積限制，普遍在2.2-3.6Ah之間，在當前對動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，未來提升進度也將趨緩。

動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理性能提升，對材料研發(fā)及匹配性要求非常高，進步較慢。二是對型號及工藝的生產(chǎn)控制。     

動力鋰電能量密度目標會倒逼產(chǎn)品型號變革提升。當前制定的2020年前新能源汽車補貼標準與動力鋰電池能量密度正比例相關，因此在電池材料體系沒有巨大突破的情況下，從產(chǎn)品型號設計入手，適當增大電池“直徑和長度”獲得更高的有效容量成為必然趨勢，18650已初步完成了動力鋰電池初級應用階段的歷史使命，未來“加大碼”鋰電池型號將會興起。

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

大方向上國家補貼推動企業(yè)內(nèi)生動力去提升電池能量密度，而產(chǎn)品型號改進遠比材料(NCA，811)進步更加快速，通過增加體積來提高能量密度的21700電池無疑會成為企業(yè)重點考慮的對象。動力鋰電池持續(xù)提升的能量密度要求勢必持續(xù)助推動力鋰電池型號的變革。

“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%。同時我們根據(jù)松下的動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高于18650型電池單體。單體電芯能量密度的提升要遠高于成組后提升的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披露的電池價格信息，預計21700的動力鋰電池系統(tǒng)售價為170美元/Wh，相比18650的售價185美元/Wh，價格下降幅度可達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)成本約能實現(xiàn)9%左右的降幅，達到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PACK成本下降。從18650型號切換至21700型號后，電池單體電池容量可以達到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電動汽車使用7104節(jié)18650電池串并聯(lián)成電池組，預計在新款MODEL3電池節(jié)數(shù)將大幅減少。

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

輕量化的貢獻。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，是物理性與經(jīng)濟性綜合均衡的結(jié)果。圓柱電芯的物理尺寸增加不止提升能量密度，同時會負相關影響到循環(huán)壽命和倍率等性能。據(jù)測算，容量每提升10%，循環(huán)壽命大約會降低20%；充放電倍率降低30~40%；同時電芯會有20%左右的溫升。如持續(xù)增大SIZE，會加大犧牲掉安全性風險。   

經(jīng)濟性方面，圓柱電芯在18650成熟工藝上進行適當幅度的提升，在保障良品率和一致性的前提性對成本進行控制。若SIZE過大，安全性和適配性均將降低，導致更大的圓柱26500、32650等未能規(guī)模化占據(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)模化的產(chǎn)線建設投資期，預計今年年內(nèi)的有效產(chǎn)能預計在60-70GWh左右，短期鋰電的產(chǎn)能供給端建設基本完成，未來新增投資增速將趨緩，福斯特、比克動力、智航新能源、德朗能、天鵬電源、億緯鋰能等近兩年大幅擴產(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)線設備可以通用切換到21700較為容易，不會投入太高的設備技改費用及新增設備投資。所以我們預計未來21700電池將會有可觀的增長。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)，針對半自動線的模具調(diào)整費用較低。