干貨分享：18650鋰電池知識全解析

　　在三百多年前，本杰明富蘭克林開(kāi)始捕捉雷電，開(kāi)啟了人們對雷電的認識，也開(kāi)啟了人們對電的認識，從那個(gè)時(shí)候開(kāi)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(shí)，作為歷史上的一個(gè)非常重要的發(fā)明，電池的出現確實(shí)解決了很多的問(wèn)題，極大的提高各種生活效率，而鋰電池的出現更加使得人們對電的認識越來(lái)越深入了，18650鋰電池就是使用時(shí)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(lái)講比較好，甚至已經(jīng)被用在了大型設備上，本文就為大家介紹一下18650電池的知識，介紹一下為何會(huì )出現爆炸的事件。

　　18650鋰電池

　　一、18650鋰電池的優(yōu)點(diǎn)

　　一般認為將鋰電池的空載電壓放到3.0V以下就認為電用完了（具體值需要看電池保護板的門(mén)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(guò)度放電會(huì )損害電池（一般市場(chǎng)上的鋰電池基本都是帶保護板才使用的，因此過(guò)度放電還會(huì )導致保護板檢測不到電池，從而無(wú)法給電池充電）。

　　4.2V是電池充電的最高限制電壓，一般認為將鋰電池的空載電壓充到4.2V就認為電充滿(mǎn)了，電池充電過(guò)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(huì )損害電池，這就是鋰電池特殊的地方，一般來(lái)講，18650鋰電池具有以下的優(yōu)點(diǎn)。

　　1、使用范圍廣

　　筆記本電腦、對講機、便攜式DVD，儀器儀表、音響設備、航模、玩具、攝像機、數碼照相機等電子設備。

　　2、串聯(lián)

　　可串聯(lián)或并聯(lián)組合成18650鋰電池組。

　　3、內阻小

　　聚合物電芯的內阻較一般液態(tài)電芯小，國產(chǎn)聚合物電芯的內阻甚至可以做到35mΩ以下，極大的減低了電池的自耗電，延長(cháng)手機的待機時(shí)間，完全可以達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(méi)有記憶效應

　　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(wú)毒，無(wú)污染，經(jīng)過(guò)RoHS商標認證；各種安全性能一氣呵成，循環(huán)次數大于500次；耐高溫性能好，65度條件下放電效率達100%。為防止電池短路現象，18650鋰電池的正負極是分開(kāi)的。所以它發(fā)生短路現象的可能已經(jīng)降到了極致?？梢约友b保護板，避免電池過(guò)充過(guò)放，這樣還能延長(cháng)了電池的使用壽命。

　　7、使用壽命長(cháng)

　　18650鋰電池的使用壽命很長(cháng)，正常使用時(shí)循環(huán)壽命可達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(lái)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(lái)分又分為“半聚合物”與“全聚合物”兩種。“半聚合物”是指在隔離膜上涂一層聚合物（一般是PVDF），使電芯的粘合力更強，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。據筆者所知，現在只有SONY在量產(chǎn)“全聚合物”鋰離子電池。

　　從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，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(chēng)的軟包電池。這種包裝膜由三層構成，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(chēng)為聚合物電池。

　　1、價(jià)格更低

　　18650的國際價(jià)格大約在1USD/pcs，按照2Ah來(lái)計算的話(huà)大約合3RMB/Ah。而聚合物鋰電的價(jià)格，低端的山寨廠(chǎng)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(mài)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)標準，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(diǎn)就是可以根據客戶(hù)的需求進(jìn)行外形設計，不可能有一個(gè)統一的標準，所以到現在鋰離子電池工業(yè)界基本上只有18650這一個(gè)標準型號，其他的都是根據客戶(hù)需求進(jìn)行設計的。

　　3、安全性差

　　我們知道鋰離子電池在極端情況下（如過(guò)充、高溫等），內部會(huì )發(fā)生劇烈的化學(xué)反應，產(chǎn)生大量的氣體。18650電池使用的是金屬外殼，有一定的強度，當內部氣壓達到一定的時(shí)候鋼殼會(huì )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，而且測試時(shí)絕對不能進(jìn)人。聚合物電池就不存在這個(gè)問(wèn)題，即使同樣在極端情況下，由于包裝膜強度較低，只要氣壓稍高就會(huì )破裂，不會(huì )產(chǎn)生爆炸，最最?lèi)毫拥那闆r就是燃燒。所以從安全性上來(lái)說(shuō)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(lái)能量密度大約在500Wh/L，而聚合物電池的能量密度現階段量產(chǎn)能夠接近600Wh/L。

　　但聚合物電池也有自己的缺點(diǎn)。主要是成本較高，由于可以按照客戶(hù)需求設計，這里面的研發(fā)成本就要算進(jìn)去。而且外形多變、種類(lèi)繁多，導致在制造過(guò)程中各種工裝夾具是非標準件，也相應的增加了成本。聚合物電池本身的通用性差，這也是靈活設計帶來(lái)的，往往為了那么1mm的區別就需要重新為客戶(hù)設計一款。

　　三、18650鋰電池的應用

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

　　1、儲能類(lèi)

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

　　2、動(dòng)力類(lèi)

　　主要指電動(dòng)交通工具，電動(dòng)自行車(chē)、新能源汽車(chē)等。

　　3、數碼類(lèi)

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

　　四、18650鋰電池分類(lèi)

　　18650鋰電池生產(chǎn)均需要有保護線(xiàn)路，防止電池被過(guò)充過(guò)放電。當然這個(gè)對于鋰電池來(lái)說(shuō)都是必須的，這也是鋰電池的一個(gè)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(lèi)上來(lái)看，18650鋰電池的分類(lèi)可以通過(guò)下面的方式來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。

　　1、按電池實(shí)用性能分類(lèi)

　　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(diǎn)，主要用于高能量輸出；功率型電池以高功率密度為特點(diǎn)，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(zhù)插電式混合動(dòng)力車(chē)的出現而出現的。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(shí)候進(jìn)入混合動(dòng)力模式。

　　簡(jiǎn)單理解，能量型類(lèi)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。

　　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(dòng)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(lái)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(guān)分類(lèi)

　　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(shí)軟包也是一種方形，市場(chǎng)上習慣將鋁塑膜包裝的稱(chēng)為軟包，也有人將軟包電池稱(chēng)為聚合物電池。

　　對于圓柱形鋰離子電池，其型號一般為5位數字。前兩位數字為電池的直徑，中間兩位數字為電池的高度。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(lèi)

　　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(chǎng)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(chǎng)上基本不存在。

　　五、18650鋰電池的充放電

　　按工業(yè)標準來(lái)說(shuō)，對于鋰電池，一般標稱(chēng)的容量是最小容量，這個(gè)容量是一批電池中，在25度室溫條件下，先以cc/cv0.5c充滿(mǎn)，并靜置一段時(shí)間后（一般是12小時(shí)）。以0.2c電流恒流放電放電至3.0v（也有標準是2.75V，不過(guò)影響不大，3v到2.75v下降的很快沒(méi)多少容量的），所放出的容量值，由于一批電池肯定有個(gè)體差異，實(shí)際放出容量最低的那個(gè)電池的容量值。也就是是說(shuō)，這一批任何一個(gè)電池實(shí)際容量都應該大于或等于標稱(chēng)容量。

　　1、18650鋰電池的充電過(guò)程

　　有些充電器使用廉價(jià)的方案實(shí)現的，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(shí)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(cháng)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：短路保護、過(guò)流保護、過(guò)壓保護、電池反接保護功能等。過(guò)充電保護：當充電器對鋰離子電池過(guò)充電時(shí)，為防止因溫度上升所導致的內壓上升，需終止充電狀態(tài)。

　　為此，保護器件需監測電池電壓，當其到達電池過(guò)充電壓時(shí)，即激活過(guò)充電保護功能，中止充電。 過(guò)放電保護：為了防止鋰離子電池的過(guò)放電狀態(tài)，當鋰離子電池電壓低于其過(guò)放電電壓檢測點(diǎn)時(shí)，即激活過(guò)放電保護，中止放電，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機模式。過(guò)電流及短路保護：當鋰離子電池的放電電流過(guò)大或短路情況產(chǎn)生時(shí)，保護器件將激活過(guò)電流保護功能。

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

　　鋰離子電池過(guò)度充放電會(huì )對正負極造成永久性損壞。過(guò)度放電導致負極碳片層結構出現塌陷，而塌陷會(huì )造成充電過(guò)程中鋰離子無(wú)法插入；過(guò)度充電使過(guò)多的鋰離子嵌入負極碳結構，而造成其中部分鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái)。

　　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。當對電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運動(dòng)到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負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，當對電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過(guò)程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動(dòng)回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說(shuō)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(guò)程中，鋰離子處于從正極 → 負極 → 正極的運動(dòng)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(dòng)健將，在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。所以，專(zhuān)家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛(ài)的名字搖椅式電池。

　　六、18650鋰電池為什么有爆炸歷史

　　18650電池絕大多數使用鋼殼封裝，質(zhì)量不過(guò)關(guān)的電池由于沒(méi)有保護功能，在過(guò)充（過(guò)度充電）的情況下，會(huì )使其內部壓力驟增，當超過(guò)承受值時(shí)，便會(huì )爆炸。而短路、溫度過(guò)高或電池被擠壓變形甚至刺穿等問(wèn)題都可能會(huì )引起電池爆炸。

　　經(jīng)過(guò)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，現在18650電池都會(huì )在頂部配有一個(gè)安全閥，安全閥是每一顆18650電池的標配，也是最重要的一道防爆屏障。

　　當電池內部壓力過(guò)大時(shí)，其頂部安全閥會(huì )開(kāi)啟排氣減壓，避免爆炸。但是，當安全閥開(kāi)啟之后，電池內部泄露出的化學(xué)物質(zhì)在高溫的條件下會(huì )與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應，仍然有可能出現起火的情況。另外，現在部分18650電池還自帶保護板，具有過(guò)充過(guò)放和短路保護等功能，安全性能十分高。

　　而此前發(fā)生的移動(dòng)電源爆炸事件，全部是因為無(wú)良廠(chǎng)家為節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(chǎng)商如松下、索尼、三星等等生產(chǎn)的18650電池其實(shí)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(shí)能夠做到正確的使用以及避免電池短路，受損或溫度過(guò)高，完全不用擔心電池會(huì )爆炸。我們不能一竹竿打翻一船人，以個(gè)別劣質(zhì)產(chǎn)品來(lái)定性18650的安全性。

　　七、總結：其實(shí)對于鋰電池來(lái)講，會(huì )出現爆炸原因也是可以理解的，畢竟在以前的時(shí)候，對于這種穩定性的把握不會(huì )那么厲害，但是18650作為一種性能對比性非常高的鋰電池，其應用肯定會(huì )越來(lái)越廣泛的，畢竟目前對于這種不可或缺的電池來(lái)講，18650鋰電池是最好的一個(gè)選擇。