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深度剖析21700锂电池（技术角度）

与软包和方形锂电池相比，18650圆柱形锂电池，是商业化最早，

生产自动化程度最高，当前成本最低的一种动力电池。又有Tesla多年

夹持，基本保持着与软包和方形电池三分天下的局面。从特斯拉宣布

Model3采用21700以后，圆柱电池家族也多出了一个明星成员。本

文一起来看看圆柱电池相关的几个技术点。下文中不特殊声明的，圆

柱电池就特指18650。

圆柱电池结构

关注一下动力电池就会发现，圆柱18560电池，是被研究的最多，

技术讨论最充分的电池品种。单体主要由正极，负极，隔膜，正极负

极集电极，安全阀，过流保护装置，绝缘件和壳体共同组成。壳体，

早期钢壳较多，当前以铝壳为主。其中安全阀、PTC如下图所示。

单体过流保护装置，每个厂家的设计并不相同，根据对安全性要

求的不同，价格要去不同，可以进行定制。一般的安全装置主要有

PTC正温度系数电阻和熔断装置两大类。

PTC，当出现过大电流，电阻发热，温度积累更促进PTC阻值的

上升，当温度超过一个阈值以后，陡然增大，相当于把故障电芯从总

体回路中隔离开来，避免进一步热失控的发生。

熔断装置，原理上就是一个熔丝，遇到过大电流，熔丝熔断，回

路被断开。

两种保护装置的区别在于前者可恢复，后者的保护是一次性的，

一旦故障发生，系统必须认为更换问题电芯才能正常工作。

圆柱电芯特点

圆柱电芯，尤其18650，由于其自身结构特点，也由于其型号的

标准化，圆柱电芯生产的自动化水平，在3种主要电芯形式中为最高。

这就使得高度一致性成为可能，成品率相应得到提高。有数据显示，

三星、松下等国外主要厂家良品率可以达到98%，而我国厂商也可以

超过90%。

优点，1）如前面所述，单体一致性较好；

2）单体自身力学性能好，与方形和软包电池相比，封闭的圆柱体，

近似尺寸下，可以获得最高的弯曲强度；

3）技术成熟，成本低，但同时，成本优化的空间也已经消耗的差

不多；

4）单体能量小，发生事故时，形式易于控制，但这一点也正在成

为它被取代的理由（那句流行的话怎么讲，成就你的也将毁灭你，杀

不死你的也必将使你强大，物同此理啊）

缺点，1）在电动汽车这个语境中，电池系统的圆柱单体数量都很

大，这就使得电池系统复杂度大增，无论机构还是管理系统，相对于

其他两类电池，系统级别的成本圆柱电池偏高；

2）在温度环境不均匀条件下，大量电芯特性异化的概率上升，当

然，特斯拉之所以在设计之初选择18650，相信只是个无奈之选，因

为10年前，能够大批量生产的合格动力电池，只有圆柱电池。而电池

的安全和热管理需求，反而是它强大电控系统的研发动力。

3）能量密度的上升空间已经很小，2016年的新闻，超威把单体

容量做到4050mAh，电芯比能量306Wh/kg，此后没有看到更高的

记录。在既定空间内，只有死磕材料，公认是一条难走的路。

Tesila的Model3电池系统带火了21700

特斯拉Model3全面启用21700三元锂电池，开启了一个圆柱电

池提升容量的新阶段。特斯拉Model3的21700型电池系统，能量密

度在300Wh/kg左右，比原来ModelS使用的18650电池能量密度

提升20%以上，单体容量提升35%，系统成本降低9%左右。

21700相关厂家和车型

目前国际上能够批量生产21700电池的企业屈指可数，除了松下

和特斯拉联合研发的21700电池量产外，先前三星SDI也曾展示相关

21700产品，据了解该产品还没有进行批量生产。

国内21700厂家，新闻资料显示着手21700的厂家有比克，力

神，亿纬锂能，天鹏电源，远东福斯特，猛狮新能等。

随着南京金龙和北汽的两款产品公示，8月16日，国家工信部发

布《道路机动车辆生产企业及产品公