动力电池的电芯是电动汽车动力电池可拆分的最小单位，是动力电池最基础的构件，更是各家动力电池制造商电池高端技术投放最为集中的部分。不要看它小，它可是集成了电动汽车最核心技术，一台电动车能走多远、能跑多快，都与它有着密切的联系。

谈到动力电池的电芯，有两个问题不得不说。一是作为电池正极所使用的材料；二是电芯（单体电池）的形状以及排布方式。他们共同决定了电池的主要性质（如:能量密度、循环稳定性、安全性等)以及车辆空间的优化。

先从差异开始谈起

目前市面上的电动汽车动力电池都属于锂离子电池，而磷酸铁锂和三元材料是两种最主流的正极材料，至于两种材料的优缺点可以归结为磷酸铁锂电池成本低、耐高温性能好、循环寿命长，但能量密度低；三元材料的锂电池拥有更高的能量密度，但其他方面又不如磷酸铁锂电池。



那么同为锂电池，以比亚迪为代表的中国电动车制造企业使用的与当今世界上电动车龙头老大特斯拉所使用的是否存在差别呢？答案是肯定的。这种差异是否是因为正极材料的不同呢？这个答案是不尽然的。特斯拉目前使用的是镍钴铝三元材料锂电池，而以比亚迪和宁德时代为代表的中国动力电池制造企业为整车厂家提供的动力电池虽然既包括磷酸铁锂电池也包括三元材料锂电池，但是在小型乘用车领域，三元锂电池已经越来越成为主流，比如近期推出的一批具有 400 km 以上续航里程的新车(如秦 EV450、帝豪 EV450)上，搭载的就是三元锂电池。

那么差异在哪里？没错就是单体电池的形状以及排布方式！特斯拉采用的是以 18650 和 21700 为代表的柱型电芯，而比亚迪与宁德时代所提供的则是单片式电芯。

从 18650 到 21700，特斯拉在自己的道路上逐步完善

什么是“18650”？

其实18650电池最早由日本SONY公司定下的一种标准电池型号，数字代表电池的外观形状:“18”代表直径 18 mm;“65”代表高度为65mm，“0”代表为圆柱形电池。“21700”也是同理，代表直径 21 mm、高度 70 mm。

目前很多笔记本电脑上采用由 6 节 18650 电池构成的 6 芯锂电池，而现款的特斯拉 Model S 与 Model X 上采用了同样规格的 18650 电池，由于锂电池单元体积相对较小，整个电池组是由超 7000 节锂电池单元构成( 以85kWh电量电池组为例 )。

电芯的排布方式为:由 69 节 18650 电芯串联组成单体电池包; 9 个单体电池包串联行成一个电池组;十几个电池组继续串联，行成电池版，平铺在底盘，构成了整个电池系统。



特斯拉为什么采用 18650 电池？

首要原因就是成熟。18650 电池在消费类电子产品上广泛采用多年，使其拥有了多年的技术积累，使得其技术已经相当的成熟。特斯拉所采用的18650电池就是就是利用日本松下等厂商的生产线进行生产的。而且因为一台特斯拉电动车需要几千节 18650 电池，因此单体采购价格也可以压得很低，有效降低了成本。

其次是良好的一致性与安全性。特斯拉搭载了数量众多的电池单体，想做到高一致性是很难的，但是日本厂商多年的技术积累很好的解决了这个问题。美国一位电池领域的教授曾半开玩笑说:“如果你从日本某厂直接购买了同一批次电池，然后用你的电池充放电测试仪同时测试它们，如果发现不同通道测出的放电曲线不一样，你应该怀疑你的设备而不是电池的一致性”。看见日本的电池与他们的汽车有一样共同优点——可靠。

最后是高能量密度。以 18650 为代表的柱型单体电池的能量密度在业界是公认的高，以为松下公司为特斯拉提供的最新一代 18650 电芯为例，其单体电池的能量密度可达 252Wh/kg 。



为什么用 21700 代替 18650 ？

21700 电池拥有 18650 电池的所有优点，毕竟它们结构相似都属于柱型电池，只是尺寸有所区别。但是它相比 18650 电池有一个优势——成本更低。

未来十年内，随着规模效益逐渐扩大，特斯拉有信心将每千瓦时电池成本由 200 美元降到 100 美元;与此同时 21700 电池仍会在能量密度上进一步提升。



不同于特斯拉的单片式电芯的发展道路

与特斯拉行成对比的是中国众多的电动车动力电池采用的单片式电芯。在此方面走在前列的电池供应商是比亚迪与宁德时代，他们所生产的三元材料的锂离子电池所采用的都是单片式电芯。

几个单片式电芯层叠排列可以组成一个电池模块，由于单片式电芯一般采用铝塑膜封装，厚度薄、机械强度差，在极端环境下容易发生安全事故，所以往往会在电池模块外再加一个铝壳，起到保护作用，所以这种电芯也会被称作是硬壳型。



单片式电芯有哪些优缺点？

相比于 18650 ，单片式电芯的优势首先在于良好的散热能力。这主要得意于单片式电芯的外型:厚度薄、表面积大，使得其均热与散热的能力都相当不错。从而使采用单片式电芯的电动车的热管理系统更加简单，不仅可以节约成本还可以有效降低车身重量。

其次，电池管理系统更加简单，使得电池组整体能量密度保持较高水平。单片式电芯的单体能量密度与 18650 电芯是存在不小差距的，但是 18650 的电池管理系统更加复杂，额外增加的重量使电池组整体能量密度远低于单体能量密度。

行业不统一、厂商水平参差不齐是单片式电芯的劣势。单片式电芯不成熟的主要表现就在于无标准化电池，尺寸、大小、极耳位置不同厂商生产的都不同，而且电池厂商的经验也不足，在一致性上还远不及 18650 的水准。