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18650電池性能知識詳解,18650鋰電池知識全解析

鉅大LARGE  |  點擊量:4866次  |  2018年07月24日  

在三百多年前,本杰明富蘭克林開始捕捉雷電,開啟了人們對雷電的認(rèn)識,也開啟了人們對電的認(rèn)識,從那個時候開始,也有很多人在考慮如何將捕捉到的電進(jìn)行儲存,于是逐漸的電池這種東西就產(chǎn)生了,確實,作為歷史上的一個非常重要的發(fā)明,電池的出現(xiàn)確實解決了很多的問題,極大的提高各種生活效率,而鋰電池的出現(xiàn)更加使得人們對電的認(rèn)識越來越深入了,18650鋰電池就是使用時間最為悠久,并且目前依然存在的一種鋰電池,在很多地方領(lǐng)域都能夠看到18650鋰電池的影子,因為這種電池相比其他的電池,優(yōu)勢非常的明顯,并且安全性也相對來講比較好,甚至已經(jīng)被用在了大型設(shè)備上,本文就為大家介紹一下18650電池的知識,介紹一下為何會出現(xiàn)爆炸的事件。


18650鋰電池


一、18650鋰電池的優(yōu)點


一般認(rèn)為將鋰電池的空載電壓放到3.0V以下就認(rèn)為電用完了(具體值需要看電池保護(hù)板的門限值,比如有低到2.8V,也有3.2V的)。大部分鋰電池放電不能將空載電壓放到3.2V以下的,否則過度放電會損害電池(一般市場上的鋰電池基本都是帶保護(hù)板才使用的,因此過度放電還會導(dǎo)致保護(hù)板檢測不到電池,從而無法給電池充電)。


4.2V是電池充電的最高限制電壓,一般認(rèn)為將鋰電池的空載電壓充到4.2V就認(rèn)為電充滿了,電池充電過程中,電池的電壓在3.7V逐漸上升到4.2V,鋰電池充電不能將空載電壓充到4.2V以上的,否則也會損害電池,這就是鋰電池特殊的地方,一般來講,18650鋰電池具有以下的優(yōu)點。

過針刺 低溫防爆18650 2200mah
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

1、使用范圍廣


筆記本電腦、對講機(jī)、便攜式DVD,儀器儀表、音響設(shè)備、航模、玩具、攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)等電子設(shè)備。


2、串聯(lián)


可串聯(lián)或并聯(lián)組合成18650鋰電池組。


3、內(nèi)阻小

無人船智能鋰電池
IP67防水,充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液態(tài)電芯小,國產(chǎn)聚合物電芯的內(nèi)阻甚至可以做到35mΩ以下,極大的減低了電池的自耗電,延長手機(jī)的待機(jī)時間,完全可以達(dá)到與國際接軌的水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選擇,成為最有希望替代鎳氫電池的產(chǎn)品。


4、沒有記憶效應(yīng)


在充電前不必將剩余電量放空,使用方便。


5、電壓高


18650鋰電池的電壓一般都在3.6V、3.8V和4.2V,遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓。


6、安全性能高


18650鋰電池安全性能高,不爆炸,不燃燒;無毒,無污染,經(jīng)過RoHS商標(biāo)認(rèn)證;各種安全性能一氣呵成,循環(huán)次數(shù)大于500次;耐高溫性能好,65度條件下放電效率達(dá)100%。為防止電池短路現(xiàn)象,18650鋰電池的正負(fù)極是分開的。所以它發(fā)生短路現(xiàn)象的可能已經(jīng)降到了極致??梢约友b保護(hù)板,避免電池過充過放,這樣還能延長了電池的使用壽命。


7、使用壽命長


18650鋰電池的使用壽命很長,正常使用時循環(huán)壽命可達(dá)500次以上,是普通電池的兩倍以上。


8、容量大


18650鋰電池的容量一般為1200mah~3600mah之間,而一般電池容量只有800左右,如果組合起18650鋰電池來成18650鋰電池組,那18650鋰電池組是隨隨便便都可以突破5000mah的。


二、18650鋰電池對比聚合物電池


所謂聚合物鋰電池是指使用了聚合物作為電解質(zhì)的鋰離子電池,具體來分又分為“半聚合物”與“全聚合物”兩種?!鞍刖酆衔铩笔侵冈诟綦x膜上涂一層聚合物(一般是PVDF),使電芯的粘合力更強(qiáng),電池可以做得更硬,其電解質(zhì)仍然是液態(tài)電解液。而“全聚合物”是指使用聚合物在電芯內(nèi)部形成凝膠網(wǎng)絡(luò),然后再注入電解液形成電解質(zhì)。雖然“全聚合物”電池仍然要使用液態(tài)電解液,但用量要少很多,這對鋰離子電池的安全性能有極大的提高。據(jù)筆者所知,現(xiàn)在只有SONY在量產(chǎn)“全聚合物”鋰離子電池。


從另一個方面來說,聚合物電池是指使用鋁塑包裝膜作為外包裝的鋰離子電池,也就是俗稱的軟包電池。這種包裝膜由三層構(gòu)成,分別是PP層、Al層與尼龍層,由于PP與尼龍是聚合物,所以這種電芯被稱為聚合物電池。


1、價格更低


18650的國際價格大約在1USD/pcs,按照2Ah來計算的話大約合3RMB/Ah。而聚合物鋰電的價格,低端的山寨廠在4RMB/Ah,中端的在5~7RMB/Ah,中高端的在7RMB/Ah以上。像ATL、力神這種的,一般都能賣到10RMB/Ah左右,而且你單小了人家還不愿意接。


2、不可定做


SONY一直想把鋰離子電池做成像堿性電池一樣,有一定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),就像5號電池、7號電池,全世界基本上都一樣。但由于鋰離子電池的一大優(yōu)點就是可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行外形設(shè)計,不可能有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),所以到現(xiàn)在鋰離子電池工業(yè)界基本上只有18650這一個標(biāo)準(zhǔn)型號,其他的都是根據(jù)客戶需求進(jìn)行設(shè)計的。


3、安全性差


我們知道鋰離子電池在極端情況下(如過充、高溫等),內(nèi)部會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的氣體。18650電池使用的是金屬外殼,有一定的強(qiáng)度,當(dāng)內(nèi)部氣壓達(dá)到一定的時候鋼殼會破裂爆炸,發(fā)生極恐怖的安全事故。


這也是為什么測試18650電池的房間一般都必須用層層保護(hù),而且測試時絕對不能進(jìn)人。聚合物電池就不存在這個問題,即使同樣在極端情況下,由于包裝膜強(qiáng)度較低,只要氣壓稍高就會破裂,不會產(chǎn)生爆炸,最最惡劣的情況就是燃燒。所以從安全性上來說聚合物電池要優(yōu)于18650電池。


4、能量密度低


一般的18650電池容量能做到2200mAh左右,這樣算下來能量密度大約在500Wh/L,而聚合物電池的能量密度現(xiàn)階段量產(chǎn)能夠接近600Wh/L。


但聚合物電池也有自己的缺點。主要是成本較高,由于可以按照客戶需求設(shè)計,這里面的研發(fā)成本就要算進(jìn)去。而且外形多變、種類繁多,導(dǎo)致在制造過程中各種工裝夾具是非標(biāo)準(zhǔn)件,也相應(yīng)的增加了成本。聚合物電池本身的通用性差,這也是靈活設(shè)計帶來的,往往為了那么1mm的區(qū)別就需要重新為客戶設(shè)計一款。


三、18650鋰電池的應(yīng)用


在能源電池行業(yè)鋰二次電池的應(yīng)用得益于其優(yōu)越的性能。隨著鋰二次電池技術(shù)的不斷發(fā)展,已廣泛的應(yīng)用于我們的日常生活中;多次使用的充電電池越來越受到消費者的青睞。關(guān)注能源電池行業(yè)、充分認(rèn)識電池進(jìn)而讓我們做到“為我所用”,目前18650鋰電池在下面的領(lǐng)域有一定的應(yīng)用。


1、儲能類


主要應(yīng)用于基站電源、清潔能源儲能、電網(wǎng)電力儲能、家庭光儲系統(tǒng)等。


2、動力類


主要指電動交通工具,電動自行車、新能源汽車等。


3、數(shù)碼類


手機(jī)、平板、筆記本電腦、電動玩具、MP3/MP4、耳機(jī)、充電寶、航模、移動電源等。


四、18650鋰電池分類


18650鋰電池生產(chǎn)均需要有保護(hù)線路,防止電池被過充過放電。當(dāng)然這個對于鋰電池來說都是必須的,這也是鋰電池的一個通弊,因為鋰電池采用的材料基本都是鈷酸鋰材料,而鈷酸鋰材料的鋰電池不能大電流放電,安全性較差,從分類上來看,18650鋰電池的分類可以通過下面的方式來進(jìn)行分類。


1、按電池實用性能分類


功率型電池和能量型電池。能量型電池以高能量密度為特點,主要用于高能量輸出;功率型電池以高功率密度為特點,主要用于瞬間高功率輸出、輸出的電池。而功率能量型鋰電池是伴隨著插電式混合動力車的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。它要求電池儲存的能量較高,可以支持一段距離的純電行駛,也要具備較好的功率特性,在低電量的時候進(jìn)入混合動力模式。


簡單理解,能量型類似于馬拉松選手,要有耐力,就是要求高容量,對大電流放電性能要求不高;那么功率型就是短跑選手,拼的是暴發(fā)力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不遠(yuǎn)。


2、按電解質(zhì)材料分


鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)。


液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì)(目前動力用電池多為此種)。聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替,這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)。關(guān)于固態(tài)電池,嚴(yán)格意義上的是指電極和電解質(zhì)均為固態(tài)的。


3、按產(chǎn)品外觀分類


分為:圓柱、軟包、方形。


圓柱和方形外包裝多為鋼殼或者鋁殼。軟包外包裝為鋁塑膜,其實軟包也是一種方形,市場上習(xí)慣將鋁塑膜包裝的稱為軟包,也有人將軟包電池稱為聚合物電池。


對于圓柱形鋰離子電池,其型號一般為5位數(shù)字。前兩位數(shù)字為電池的直徑,中間兩位數(shù)字為電池的高度。單位為毫米。例如18650鋰電池,它的直徑為18毫米,高度為65毫米。


4、按極片材料分類


正極材料:磷酸鐵鋰電池(LFP)、鈷酸鋰電池(LCO)、錳酸鋰電池(LMO)、(二元電池:鎳錳酸鋰/鎳鈷酸鋰)、(三元:鎳鈷錳酸鋰電池(NCM)、鎳鈷鋁酸鋰電池(NCA))。


負(fù)極材料:鈦酸鋰電池(LTO)、石墨烯電池、納米碳纖維電池。


關(guān)于市場上的石墨烯概念,主要是指石墨烯基電池,即在極片中加入石墨烯漿料,或在隔膜上加入石墨烯涂層。鎳酸鋰、鎂基電池市場上基本不存在。


五、18650鋰電池的充放電


按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來說,對于鋰電池,一般標(biāo)稱的容量是最小容量,這個容量是一批電池中,在25度室溫條件下,先以cc/cv0.5c充滿,并靜置一段時間后(一般是12小時)。以0.2c電流恒流放電放電至3.0v(也有標(biāo)準(zhǔn)是2.75V,不過影響不大,3v到2.75v下降的很快沒多少容量的),所放出的容量值,由于一批電池肯定有個體差異,實際放出容量最低的那個電池的容量值。也就是是說,這一批任何一個電池實際容量都應(yīng)該大于或等于標(biāo)稱容量。


1、18650鋰電池的充電過程


有些充電器使用廉價的方案實現(xiàn)的,在控制精度上不夠好,容易造成電池充電異常,甚至損壞電池。選購充電器的時候盡量選擇大品牌的18650鋰離子電池充電器,質(zhì)量和售后有保證,延長電池的使用壽命。品牌保障的18650鋰離子電池充電器擁有四重保護(hù):短路保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、電池反接保護(hù)功能等。過充電保護(hù):當(dāng)充電器對鋰離子電池過充電時,為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升,需終止充電狀態(tài)。


為此,保護(hù)器件需監(jiān)測電池電壓,當(dāng)其到達(dá)電池過充電壓時,即激活過充電保護(hù)功能,中止充電。過放電保護(hù):為了防止鋰離子電池的過放電狀態(tài),當(dāng)鋰離子電池電壓低于其過放電電壓檢測點時,即激活過放電保護(hù),中止放電,并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式。過電流及短路保護(hù):當(dāng)鋰離子電池的放電電流過大或短路情況產(chǎn)生時,保護(hù)器件將激活過電流保護(hù)功能。


鋰電池充電控制是分為兩個階段的,第一階段是恒流充電,在電池電壓低于4.2V時,充電器會以恒定電流充電。第二階段是恒壓充電階段,當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V時,由于鋰電池特性,如果電壓再高,就會損壞,充電器會將電壓固定在4.2V,充電電流會逐步減小,當(dāng)電流減小到一定值時(一般是1/10設(shè)置電流時),切斷充電電路,充電完成指示燈亮,充電完成。


鋰離子電池過度充放電會對正負(fù)極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入;過度充電使過多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu),而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。


2、18650鋰電池的充電原理


鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對電池進(jìn)行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。


同樣道理,當(dāng)對電池進(jìn)行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。


不難看出,在鋰離子電池的充放電過程中,鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運動狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象優(yōu)秀的運動健將,在搖椅的兩端來回奔跑。所以,專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字搖椅式電池。


六、18650鋰電池為什么有爆炸歷史


18650電池絕大多數(shù)使用鋼殼封裝,質(zhì)量不過關(guān)的電池由于沒有保護(hù)功能,在過充(過度充電)的情況下,會使其內(nèi)部壓力驟增,當(dāng)超過承受值時,便會爆炸。而短路、溫度過高或電池被擠壓變形甚至刺穿等問題都可能會引起電池爆炸。


經(jīng)過30年的發(fā)展,18650電池制備工藝已經(jīng)非常成熟,除了性能有了極大提升之外,其安全性也非常完善。為了避免密封的金屬外殼發(fā)生爆炸,現(xiàn)在18650電池都會在頂部配有一個安全閥,安全閥是每一顆18650電池的標(biāo)配,也是最重要的一道防爆屏障。


當(dāng)電池內(nèi)部壓力過大時,其頂部安全閥會開啟排氣減壓,避免爆炸。但是,當(dāng)安全閥開啟之后,電池內(nèi)部泄露出的化學(xué)物質(zhì)在高溫的條件下會與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),仍然有可能出現(xiàn)起火的情況。另外,現(xiàn)在部分18650電池還自帶保護(hù)板,具有過充過放和短路保護(hù)等功能,安全性能十分高。


而此前發(fā)生的移動電源爆炸事件,全部是因為無良廠家為節(jié)省成本使用不合格的劣質(zhì)18650電池,甚至是二手廢電引起的。目前各大電池廠商如松下、索尼、三星等等生產(chǎn)的18650電池其實是非常安全的,而且18650電池使用率非常高,我們在日常使用時能夠做到正確的使用以及避免電池短路,受損或溫度過高,完全不用擔(dān)心電池會爆炸。我們不能一竹竿打翻一船人,以個別劣質(zhì)產(chǎn)品來定性18650的安全性。

鉅大鋰電,22年專注鋰電池定制

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