21700電池PK18650電池 特斯拉為何帶頭換芯？

今年的投資者見面會(huì)上，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(qiáng)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，全球鋰電巨頭紛紛轉(zhuǎn)向21700電池，能否刮起型號(hào)變更的大風(fēng)。

1.圓柱電池變革臨近——大型化趨勢(shì)顯現(xiàn)

1.1. 18650符合階段性需求，身負(fù)動(dòng)力鋰電初級(jí)應(yīng)用階段的歷史使命

回顧動(dòng)力鋰電發(fā)展之初，特斯拉采用18650的成功極大的引導(dǎo)了國(guó)內(nèi)18650電池在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，18650電池具備高度成熟的工藝，自動(dòng)化程度高，作為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品良品率及一致性有保障（國(guó)外三星等企業(yè)良品率98%以上，國(guó)內(nèi)普遍在90%以上），且成本較低（2Ah單體價(jià)格為5~6元），在動(dòng)力鋰電池初期應(yīng)用車輛上達(dá)到了盡量壓制成本的作用，目前我國(guó)主流動(dòng)力鋰電池主要以18650圓柱為主，如福斯特、比克動(dòng)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(shù)路線。但18650受限于體積限制，普遍在2.2-3.6Ah之間，在當(dāng)前對(duì)動(dòng)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(jìn)度也將趨緩。

1.2. 型號(hào)升級(jí)：“加粗加長(zhǎng)”是趨勢(shì)

動(dòng)力鋰電池能量密度的提升依靠?jī)煞N方式：一是鋰電池材料體系機(jī)理性能提升，對(duì)材料研發(fā)及匹配性要求非常高，進(jìn)步較慢。二是對(duì)型號(hào)及工藝的生產(chǎn)控制。

動(dòng)力鋰電能量密度目標(biāo)會(huì)倒逼產(chǎn)品型號(hào)變革提升。當(dāng)前制定的2020年前新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)與動(dòng)力鋰電池能量密度正比例相關(guān)，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(hào)設(shè)計(jì)入手，適當(dāng)增大電池“直徑和長(zhǎng)度”獲得更高的有效容量成為必然趨勢(shì)，18650已初步完成了動(dòng)力鋰電池初級(jí)應(yīng)用階段的歷史使命，未來“加大碼”鋰電池型號(hào)將會(huì)興起。

遠(yuǎn)期看，從國(guó)家對(duì)動(dòng)力鋰電池能量密度的指引目標(biāo)來看，我國(guó)明確提出要在2020年動(dòng)力電池單體能量密度突破300Wh/kg，動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度達(dá)到260Wh/kg；2025年動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度要達(dá)到350Wh/kg。以比克公司的18650型號(hào)電池為例，三元鋰電單體能量密度為215wh/kg，要達(dá)到2020年單體電池目標(biāo)，需提升39.5%幅度較大。大方向上國(guó)家補(bǔ)貼推動(dòng)企業(yè)內(nèi)生動(dòng)力去提升電池能量密度，而產(chǎn)品型號(hào)改進(jìn)遠(yuǎn)比材料（NCA，811）進(jìn)步更加快速，通過增加體積來提高能量密度的21700電池?zé)o疑會(huì)成為企業(yè)重點(diǎn)考慮的對(duì)象。動(dòng)力鋰電池持續(xù)提升的能量密度要求勢(shì)必持續(xù)助推動(dòng)力鋰電池型號(hào)的變革。

2.“加粗加長(zhǎng)”的21700電池從性能及成本上全面碾壓18650

2.1. 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(shí)我們根據(jù)松下的動(dòng)力鋰電池單體的測(cè)試數(shù)據(jù)來看，其21700電池的體積能量密度遠(yuǎn)高于18650型電池單體。單體電芯能量密度的提升要遠(yuǎn)高于成組后提升的20%幅度。

表1：21700電池和18650電池參數(shù)對(duì)比

來源：國(guó)泰君安證券研究
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圖1：21700電池能量密度遙遙領(lǐng)先其他電池類型