對於用18650電芯做為新能源電動汽車電池的技術路線，大家可能首先把目光轉向特斯拉（Tesla）。特斯拉在進行電動汽車電池開發時，測試了很多種類的電池，最後把目標鎖定在18650電池，那麼18650電芯的優缺點是什麼？
首先對18650圓柱形鋰離子電芯做簡要介紹：18650是指電池的外形規格，是SONY公司當年為了節省成本而定下的一種標準電池型號，其中18表示直徑為18mm、65表示長度為65mm，0表示為圓柱形。
18650電池原指鎳氫電池和鋰離子電池，由於鎳氫電池現在用得較少，所以現在多指鋰離子電池。18650鋰離子電池單節標稱電壓一般為 3.6V 或 3.7V；最小放電終止電壓一般為2.5～2.75V。常見容量為1200～3300mAh。
1、關於一致性
18650電池是最成熟、最穩定的鋰離子電池，廣泛應用在電子產品中。多年來，日本廠商在18650電池的生產工藝上積累了大量的經驗，使得產出的18650電池的一致性、安全性都達到了非常高的水準。
相比之下，層疊式鋰離子電池遠遠沒有成熟。常見的有方形電池、軟包電池，甚至連尺寸、大小、極耳位置等都不統一。電池廠商所具備的生產工藝也不能滿足條件，大多數以人為控制為主，電池的一致性達不到18650電池的水準。如果電池的一致性達不到要求，大量電池串、並聯形成的電池組的管理也將不能讓每個電池的性能更好地發揮，而18650電芯可以解決這一問題。
總結來說，18650電池的單體容量小，所需的單體數量會很多（Model S 有7104只），但是一致性很好；層疊式電池的容量可以做得較大（20Ah~60Ah），單體數量可以降低，但是一致性差。相比之下，現階段很難投入大量的人力物力與電池供應商一起去改善層疊式電池的生產工藝。因此，在研發Roadster和Model S的時候，Tesla的唯一選擇是從市場上去購買電池，自行開發電池系統。開發一套管理6000多節單體一致性很好的電池系統與開發一套200多節一致性很差的電池系統，相比之下，前者的技術難度應該更低一些。即使單體電池數目增多，但是如果這些電池的性能是可靠的，管理起來還是容易一些。微信公眾號：深圳LED商會
對比另一款比較成功的純電動汽車，日產的LEAF，它採用的是層疊式鋰離子電池。這是因為日產與NEC合作多年，電池技術方面的積累很深厚，在品質控制方面有相當的功力。LEAF的電池來自AESC--日產與NEC的合資公司。
2、關於散熱能力
層疊式電池的厚度薄、表面大，均熱、散熱能力都不錯，因此日產LEAF很大膽地採用了被動式熱管理系統（其實就是不管理），由空氣的自然對流將熱量帶走。LEAF從單體，到四節單體電池兩並兩串組成的電池模塊，再到由48個電池模塊串聯組成的電池組上沒有任何風扇、冷卻液管道等熱管理系統。
反過來看特斯拉，18650電池的個頭比較小，在正常充放電時單體電池內部的溫差也不會太大。但是，6000多個單體電池的溫差也應當保持在不超過5℃的範圍內，這是一件非常困難的事情。但特斯拉做到了，怎麼做到的？特斯拉的電池管理系統（BMS）相比其他電動汽車有哪些優勢？
如上圖，這些管道是冷卻液的流道，流道均勻分佈在電池模組中間，能讓每隻電芯能很好地跟水管接觸，這樣每隻電芯在冷卻時帶走的熱量也幾乎一樣，溫差也就可以有效地控制在很小的範圍內。
總結來說，由於採用了小容量的18650電池，特斯拉的熱管理系統的複雜度是大大增加了。也就是說，如果僅從散熱能力方面考慮，使用小容量的18650電池不是最優選擇。
3、關於能量密度
談到能量密度，我們需要先區分單體電池的能量密度與電池組的能量密度。
就單體電池的能量密度來看，18650電池要高於層疊式鋰離子電池。日產LEAF所用的33Ah鋰離子電池的能量密度是157Wh/kg、GM Volt所用的層疊式電池的能量密度約為150Wh/kg，而Roadster所用的18650電池的能量密度約為211Wh/kg。
但是，18650電池的管理系統更加複雜，由此額外增加的重量會使得電池組的能量密度遠低於單體的能量密度。Roadster的電池組重量是450kg，能量密度是118Wh/kg，而LEAF電池組的重量是225kg，能量密度是107Wh/kg。在電池組方面，兩者的能量密度不相上下。
4、21700電池隨之誕生
目前應用比較廣泛的18650電池已有多年的發展歷史，相對其他類型電池技術雖然較成熟，但依然面臨著產熱高、成組複雜、無法實現快充等問題。在這樣的背景下，21700圓柱三元電池應運而生。2017年1月，特斯拉與松下聯合研發的新型21700電池開始量產，並強調這是目前可量產電池中能量密度最高且成本最低的電池。微信公眾號：深圳LED商會
電池21700是圓柱型電池的型號，21指圓柱電池的外徑為21mm；70指圓柱電池的長度為70mm。21700是為了適應電動汽車對更長續行里程的要求，為提高車輛電池空間有效利用率，而開發出的新型號。同種材料，21700相比常見的18650圓柱鋰電池，容量可以高35％以上。
21700四大優勢：
1、電池單體容量提升35％。以特斯拉生產的21700電池為例，從18650型號切換至21700型號後，電池單體電池容量可以達到3～4.8Ah，大幅提升35％。
2、電池系統能量密度提升約20％。特斯拉發佈的數據來看，早期使用的18650電池系統能量密度約250Wh/kg，後來其生產的21700電池系統能量密度在300Wh/kg左右，21700電池的體積能量密度比原有的18650高出近20％。
3、系統的成本預計下降9％左右。從特斯拉發佈的電池價格信息分析，21700電池的動力鋰電池系統售價為170美元/Wh，而18650電池系統的售價為185美元/Wh。在Model3上使用21700電池後，僅電池系統成本就可以下降約9％。
4、系統的重量預計下降10％左右。21700整體體積大於18650，隨著單體容量提升後，單體能量密度更高，所以同等能量下所需電池單體的數量可減少約1/3，在降低系統管理難度的同時也將減少電池包採用的金屬結構件及電氣配件的數量，這進一步降低了電池的重量。三星SDI改用一套新型21700電池之後，發現系統相比目前的電池減少10％重量。
保持了18650型電池所具有的高可靠性和穩定性，21700電池性能在各方面均比18650有較大提升。此外，相較於其他電池型號，21700從電池原材料選用、製作工藝和技術流程等方面，都和技術較成熟的18650電池相似。因此18650與21700的產線大部分可以兼容，部分企業比較穩妥的辦法是在生產線上做文章，將生產線向21700和18650兼容上靠攏。
動力電池追求高比能已成不可逆的趨勢，眾多電池企業開始把目光轉向佈局21700電池。一些企業的生產線從國外進口，但組裝上都是自己進行，因此可以投入較少的成本，實現18650向21700的轉化。
5、電動車電池的能量密度的重要性
這似乎就像在討論心臟的跳動對於人體有多重要一樣，一輛純電動車，或者說的更標準一點，一輛電池動力車的性能、續航里程、可靠性都取決於其電池包內的電池數量以及單節電池內的能量密度。這個比較容易理解：總電量=電池數量×單節電池能量密度。
而現代汽車的結構設計其實已經很死板了，留給電池組的空間並不充裕，大部分車型都集中在坐艙地板下方，當然這也是出於安全和空間等方面的考慮。
所以說，電池數量已經被限制在某一個區間內，無法大幅提升。想要增強電池組的性能，唯有在能量密度上做文章。
6、關於安全性
由於層疊式鋰離子電池一般採用鋁塑膜封裝，而鋁塑膜的厚度薄、機械強度差，在汽車發生碰撞等極端情況下，鋁塑膜很容易發生破損導致安全事故產生。這也是為什麼日產要在4個單體組成的電池模塊外面再加一個鋁殼的原因。
18650電池一般是鋼殼，安全性更好，而且前文也提到隨著18650電池生產工藝水平的的不斷提高，安全性也在不斷提高。特斯拉在應對18650電池可能出現的安全事故上，也傾注了很多心血。如果一個單體電池出現溫度過高等異常情況，根據異常情況的惡劣程度，這枚電池所在的模組會斷開電路以防止事故的蔓延。由於單體容量小，只要不發生蔓延，事故的嚴重程度將是較低的。
7、關於成本
18650鋰離子電池具有容量大、壽命長、安全性能高等特點，又因為體積小、重量輕、使用方便而深受消費者的青睞。隨著人們對18650電池技術研究的不斷加深，電池的一致性、穩定性都達到了非常高的標準。作為最早的鋰離子電池，18650電池也是目前世界上最成熟、最穩定的電池，至今仍然在其應用領域佔據領先位置。
而特斯拉採用18650電池，可以利用日本松下等廠商之前的生產線進行生產。在消費類電子產品所用18650電池競爭日趨激烈的情況下，松下等廠商與特斯拉合作升級產品，將原有的生產線改良後用於生產動力電池。工業生產有一個規模效應，當生產產品的規模達到一個量級後，成本將大大降低。一輛新能源汽車需要成千上萬節18650電池，因此單體的採購成本可控。
8、小結
可以說，採用18650電池作為新能源電動汽車的動力之源，在現階段是最優的選擇。隨著電池技術工藝的成熟，也許會出現更多應用在新能源電動汽車上的新型電池。
深圳LED商會 老徐：15712044946
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