【編者按】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。
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，但最後把目標鎖定在18650電池，那麼究竟18650電芯有哪些優缺點？本文作者為小鵬汽車團隊工程師，他將對此進行分析。
• 首先對18650圓柱形鋰離子電芯做簡要認識
18650其實是指電池的外形規格，是日本SONY公司當年為了節省成本，而訂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表示為圓柱形電池。18650電池原指鎳氫電池和鋰離子電池，由於鎳氫電池現在比較少用，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。
• 關於一致性
18650電池是最早、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(20 Ah到60 Ah)，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技術。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。
對比另一款很成功的純電動汽車，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，在電池技術方面積累很深厚，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。
對比下美、日、中等不同地區的汽車廠商，在開發電動汽車時與電池廠商的合縱連橫，是一件非常有意思的事情。
• 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。
從左到右，LEAF從單體，到四節單體電池，兩並兩串組成的電池模組，再到由48個電池模組串聯組成的電池組如下圖所示：
可以看到，電池組上沒有任何的風扇、冷卻液管道等熱管理系統。大概這就是無招勝有招。
反過來看Tesla，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°C的範圍內，這是一件非常困難的事情。但是，Tesla做到了。怎麼做到的？Tesla 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，能讓每只電芯能很好地跟水管接觸，這樣每只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，Tesla的熱管理系統的複雜度是大大增加了的。也就是說，如果從散熱能力方面考慮，使用小容量的18650電池不是最優選擇。
• 關於能量密度
談到能量密度，就必須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33
Ah鋰離子電池的能量密度是157 Wh/kg，GM
Volt所用的層疊式電池的能量密度約為150 Wh/kg；而Roadster所用的18650電池的能量密度約為211 Wh/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450 kg，能量密度是118 Wh/kg，而LEAF電池組的重量是225 kg，能量密度是107 Wh/kg。在電池組層次，兩者的能量密度已經不相上下。
• 關於安全性
前面提到層疊式鋰離子電池的各種優點，但它也有一些缺點。由於層疊式鋰離子電池一般是採用鋁塑膜封裝的，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。這也就解釋了為什麼日產要在4個單體組成的電池模組外面再加一個鋁殼。
18650電池一般是鋼殼，安全性更好；而且前面也提到隨著18650電池生產工藝水準的的不斷提高，安全性也在不斷提高。
Tesla在應對這些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，這枚電池或其所在的模組會斷電以防止事故的蔓延。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。
• 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，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，使得電池的一致性、安全性都達到了非常高的水準。作為最早的鋰離子電池，18650電池也是目前世界上最成熟、最穩定的電池組合，至今仍然佔據領先位置。中國每年生產18650電池約幾十億節，遠遠超出其他材料的電池。
而Tesla採用18650電池，就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Tesla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之後，成本會大大降低。一輛新能源汽車就需要成千上萬節18650電池，因此單體的採購成本可控。
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，同時也會出現更多新型的電池應用在新能源電動汽車上。
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