巨頭們“后18650電池”的開發(fā)與生產(chǎn)，我們要不要跟？

毫無(wú)疑問，特斯拉（Tesla）的成功極大地促進(jìn)了國(guó)內(nèi)18650動(dòng)力電池的蓬勃發(fā)展，不僅電池廠持續(xù)發(fā)力擴(kuò)產(chǎn)能，同時(shí)也帶動(dòng)了上游原材料廠、設(shè)備供應(yīng)商，下游特色Pack生產(chǎn)廠的發(fā)展，創(chuàng)造了不少機(jī)會(huì)，應(yīng)該是大功一件。
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特斯拉超級(jí)電池工廠投產(chǎn)后要用20700代替18650型號(hào)，國(guó)內(nèi)的很多18650廠、整車廠又一次的“躁動(dòng)”起來(lái)了。

毫無(wú)疑問，特斯拉（Tesla）的成功極大地促進(jìn)了國(guó)內(nèi)18650動(dòng)力電池的蓬勃發(fā)展，不僅電池廠持續(xù)發(fā)力擴(kuò)產(chǎn)能，同時(shí)也帶動(dòng)了上游原材料廠、設(shè)備供應(yīng)商，下游特色Pack生產(chǎn)廠的發(fā)展，創(chuàng)造了不少機(jī)會(huì)，應(yīng)該是大功一件。　　

Tesla在公開場(chǎng)合談到超級(jí)電池工廠（Gigafactory）投產(chǎn)后要生產(chǎn)20700型號(hào)來(lái)代替現(xiàn)有18650，這讓國(guó)內(nèi)的很多18650廠，整車廠又一次的“躁動(dòng)”起來(lái)了，設(shè)備廠也躍躍欲試，談各種解決方案，講20700的各種優(yōu)勢(shì)，但事實(shí)是這樣的嗎，是不是有點(diǎn)“醉翁之意不在酒”？，如果不好好討論，一味的跟隨更改，未必能有好的收益。　　

首先，我們了解一下相關(guān)的背景：　　

Tesla公開說(shuō)明選擇20700的優(yōu)勢(shì)：“If the new meets the same life and safety requirements， once it is produced at the same yields and at high volume， it will offer about 3-4 % increase in energy density and a 7 % reduction in cost”，即在達(dá)到與18650同樣的良率和產(chǎn)能后，能帶來(lái)能量密度增加和成本下降兩個(gè)優(yōu)勢(shì)，這從下表中也能得到充分體現(xiàn)。

　　

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在此前后，Samsung公開開發(fā)21700，LG生產(chǎn)20650型號(hào)（見下表）。

　　

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國(guó)際上做18650的幾大巨頭都在并行著“后18650電池”的開發(fā)和生產(chǎn)，這對(duì)國(guó)內(nèi)帶來(lái)影響實(shí)屬必然，但面對(duì)各成體系，各有差異的尺寸，我們似乎很難說(shuō)出誰(shuí)是誰(shuí)非，我們要不要跟，跟誰(shuí)？

　　

其次，我們需要初步算下經(jīng)濟(jì)賬：

　　

Hitech Energy 曾有個(gè)測(cè)算，如果采用新尺寸電池后能量或體積都有很大的改進(jìn)（下圖）。

　　

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上面的計(jì)算但從電池的密集堆積來(lái)算，是存在很大出入的。在是否進(jìn)行調(diào)整，不能單單的計(jì)算單體電池的體積和能量密度的多寡，國(guó)內(nèi)企業(yè)需要考慮以下幾個(gè)問題：

　　

1. 單體能量的增加與系統(tǒng)能量增加的差異性

　　

還是以Hitech Energy的計(jì)算為例，10S4P的18650和10S3P的21700的能量基本一樣，那我們僅考慮單體的密集堆積進(jìn)行計(jì)算，可以得出：30支21700的體積是40支18650體積的1.1倍，質(zhì)量則為0.97倍。

　　

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（注：21700電池的質(zhì)量62.8g為按能量密度提高4%后的估算值。）

　　

這僅僅是簡(jiǎn)單的從單體的密集堆積角度考慮，在實(shí)際設(shè)計(jì)中還存在三個(gè)問題需要進(jìn)一步核定：

　　

1） 單體電池之間的安全冗余空間的調(diào)整

　　

由于21700 /20700 /20650電池容量的增加在實(shí)際PACK設(shè)計(jì)中需要考慮單支電池安全失控后對(duì)周圍電池的影響及問題的可控性，所以需要重新計(jì)算電池之間的“安全設(shè)計(jì)距離”，這個(gè)距離肯定要大于18650的（b 》 a），這進(jìn)一步增加了體積。

　　

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2） PACK零部件減少帶來(lái)的總體質(zhì)量的下降和成本的下降　　

采用20700 /21700 /20650后，由于同等能量下，電池?cái)?shù)量減少（以21700為例，減少1 /3），這會(huì)帶來(lái)整個(gè)Pack內(nèi)部金屬連接件數(shù)量的減少，這會(huì)進(jìn)一步降低電池Pack的質(zhì)量。　

同時(shí)按Tesla提供的pack的成本占據(jù)總系統(tǒng)成本的 ~ 24% （每年按生產(chǎn)10萬(wàn)個(gè)70 kWh系統(tǒng)的量核算），那么零部件的減少對(duì)整體成本的降低還是有一些貢獻(xiàn)的。　

3） “無(wú)用”空間的“有效”使用問題　

在18650系統(tǒng)空間排布中，必定會(huì)出現(xiàn)“無(wú)用”空間，但這些空間在采用20700 /21700 /20650后可能會(huì)得到有效使用。這僅是初判，真實(shí)情況取決于整車Pack的空間布局，這對(duì)Tesla這種企業(yè)是可知的，他們肯定測(cè)算過N次，這也是他們所提及的。但對(duì)國(guó)內(nèi)18650電池廠而言，面對(duì)眾口難調(diào)的整車廠，這點(diǎn)是很不確定的，也許更改后“無(wú)用”空間會(huì)更多。

2. 成本的降低是以量和高良率為前提的

　　

Panasonic、Samsung、LG的18650電池良率一般在98%以上（一次直通率），而國(guó)內(nèi)的一般控制在90%左右，電池的成本降低是以量和良率的不斷提高為基礎(chǔ)的，下圖為Tesla電池成本的降低圖。這里面存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)是：“Battery cost will go up slightly in 2017 due to high depreciation charges， but larger capacity per cell will neutralize the increase by 2018. However， if the factory is installed and utilization is below， say， 70%， there will be no cost advantage over evolutionary growth， even in 2020”。

　　

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另外，對(duì)于B品電池（低容，非安全問題電池）的處理也涉及成本的核算，簡(jiǎn)單為例按年產(chǎn)1億支電池為例，良率按90%計(jì)算，除去過程損耗，一年也有約500萬(wàn)支的B品。目前18650電池的適配性很強(qiáng)，可以在3C，筆記本領(lǐng)域進(jìn)行消化，基本能收回成本，但對(duì)于20700 /21700 /20650而言，尚沒有形成有效的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)消化這些電池，這無(wú)疑會(huì)增加成本。

　　

3. 更改尺寸的前期制備投入

　　

在現(xiàn)有生產(chǎn)線上更改，主要涉及裝配和化成設(shè)備更改。如果是半自動(dòng)線，裝配工序的模具調(diào)整需要的投入不大；如果是全自動(dòng)線，調(diào)整帶來(lái)的成本增加還是需要考慮的；化成、分容設(shè)備，尺寸的調(diào)整應(yīng)該投資不大。

　　

最后，我們考慮系統(tǒng)安全的邊界與單體容量的關(guān)聯(lián)性

　　

國(guó)內(nèi)26650電池起步也比較早，電池的體積是18650的2倍。如果非要提高容量，我們?yōu)楹尾话l(fā)展26650，非要舍近求遠(yuǎn)？，唯一的問題是單體電池容量增加多少會(huì)對(duì)安全帶來(lái)影響，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)安全與容量關(guān)系的“拐點(diǎn)”？，1.3倍就可以，2倍就不行？，這個(gè)問題暫時(shí)還不好回答，需要進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，從Pack角度去評(píng)估。　　

綜合考慮這個(gè)問題，在實(shí)際中需要冷靜看待：　　

1.Tesla是例外，電池、系統(tǒng)、整車一體化，全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋，可以做到設(shè)計(jì)的閉環(huán)，這與其它企業(yè)有根本性的區(qū)別，他們可以全面評(píng)估更改的利弊，這是國(guó)內(nèi)18650電池廠目前所不具備的。　　

2.面對(duì)20700 /21700 /20650以及國(guó)內(nèi)的26650，我們不能唯“20700”論，需要與戰(zhàn)略整車客戶充分溝通，同時(shí)算好經(jīng)濟(jì)成本，B品（低容，非安全問題電池）如何消化，是否有終端客戶？。　

3.如果是新建生產(chǎn)線，可以考慮產(chǎn)品尺寸的兼容。　

所以在評(píng)估尺寸是否調(diào)整時(shí)需要全方位分析，避免“南橘北枳”。