特斯拉为何改用2170？三元锂离子电池有什么优势

18650号电池曾是特斯拉的传奇，如今随着Model3量产下线，18650号电池历史使命却即将终结，特斯拉所有车型可能会全部替换为2170号电池，那么其背后原因是什么？

1、锂离子电池构成及分类？

锂离子电池指的是电化学体系中含有锂的电池，大致可分为锂金属电池和锂离子电池，锂离子电池由于不含金属锂和可充电的属性得以商用，就外形而言分为圆柱形和方形，重要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜材料四个部分构成。

锂离子电池因正极材料及负极材料不同而被区分成不同种类的电池，如常用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂和三元材料等，常用的负极材料石墨碳材料、锡基材料、硅基材料、钛基材料等，其中钴酸锂是大多数锂离子电池使用的正极材料。

2、锂离子电池技术方向如何？

三元锂离子电池又称三元聚合物锂离子电池，它指的以镍钴锰三元材料做正极材料，以石墨为负极材料的电池，其以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际要调整，这是日韩等电池公司主攻技术方向;磷酸铁锂离子电池则是以磷酸铁锂为正极材料，石墨为负极材料的电池，这是比亚迪主攻技术方向;钛酸锂离子电池则分为两种，一种是钛酸锂作为负极材料，可与锰酸锂、三元材料及磷酸铁锂等正极材料组成锂离子电池，这是当前珠海银隆主攻方向，另一种则是钛酸锂做正极、与金属锂或锂合金做负极组成锂离子电池。

3、三元锂离子电池优势在哪？

三元锂离子电池最大优势在于电池储能密度高，其储能密度通常在200WH/kg以上，相关于磷酸铁锂的90-120WH/kg,更适合乘用车市场对续航里程的需求，但是三元锂离子电池材料分解温度在200℃左右，它会释放氧分子，在高温用途下电解液会迅速燃烧，引发电池自燃和易爆风险，因此它对电池管理要求很高，要做好过充保护(OVP)、过放保护（UVP）、过温保护（OTP）和过流保护（OCP）等，因此三元锂离子电池虽在我国纯电动汽车乘用市场装机比例高达76%，但是在电动大巴装机量却仅为27.6%，相反磷酸铁锂达到了64.9%。

4、特斯拉为何改用2170？

特斯拉采用的18650和2170号电池都属于三元锂离子电池，18650代表的是直径18mm、长度65mm的圆柱形电池，2170号电池代表的则是直径21mm、长度70mm的圆柱形电池，特斯拉18650号电池由于体积受限，无法通过工艺控制和原材料角度提高能量密度，降低电池成本，因而增大体积的2170号电池就成了必然选择，在Model3率先使用后，ModelS和ModelX有望随后进行更换。

马斯克宣称2170号电池是全球能量密度最高、价格最便宜的电池，其能量密度可高达300WH/kg,相关于18650的233WH/kg,能量密度提高了近20%，但是其电池系统成本为155美元/WH,相关于18650的171/WH,降价幅度有限，离马斯克预设的目标100美元/WH还有很大差距，但无论如何还是往前走了一步，后续应该会在电池新材料做创新来降低成本三元聚合物锂离子电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂离子电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际要调整。

安全性是重中之重

三元锂离子电池的特点是能量密度大，电压更高，所以同样重量的电池组电池容量更大，车子跑的距离也就更远，速度也能更快。但是其弱点在于稳点性较差，假如内部短路或是正极材料遇水，都会有明火出现。所以一般18650电池都会有一层钢壳保护，由于特斯拉的电池组是由7000块左右的18650电池组合而成，所以，虽然特斯拉给电池组进行了全方位的保护，但是在极端的碰撞事故中，起火隐患还是有的。

之所以这样，原因是两种材料在到达一定温度时发生分解，三元锂材料会在更低的200度左右发生分解，而磷酸铁锂材料是在800度左右。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈，会释放氧分子，在高温用途下电解液迅速燃烧，发生连锁反应。说简单点，就是三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。不过要注意的是，我们提到的是材料，而不是已经成为成品的电池。

磷酸铁锂离子电池则要稳定许多，电池板就算是穿刺、短路也不会爆炸燃烧，遭到350℃的高温也不会起火（三元锂离子电池在180-250℃就扛不住了）。所以在安全性能上，磷酸铁锂离子电池略胜一筹。

正因为三元锂材料有这样的安全隐患，所以厂商也在努力往抑制出现事故的方向走。根据三元锂材料容易热解的特性，厂商在过充保护（OVP）、过放保护（UVP）、过温保护（OTP）、过流保护（OCP）这几个环节上都会下不少的功夫。特斯拉之所以关于安全性有信心，就是因为它有一整套电池管理系统，能够将活性更高的三元锂离子电池管理地更好。当然，伴随着越来越多的电池公司、车企还有专业的电池管理公司在这个领域的不断研发，更多的公司也能做到优秀的电池管理，将安全性大大提升。