干貨分享：18650鋰電池知識全解析

　　在三百多年前，本杰明富蘭克林開始捕捉雷電，開啟了人們對雷電的認識，也開啟了人們對電的認識，從那個時候開始，也有很多人在考慮如何將捕捉到的電進行儲存，于是逐漸的電池這種東西就產生了，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，介紹一下為何會出現(xiàn)爆炸的事件。

　　18650鋰電池

　　一、18650鋰電池的優(yōu)點

　　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板才使用的，因此過度放電還會導致保護板檢測不到電池，從而無法給電池充電）。

　　4.2V是電池充電的最高限制電壓，一般認為將鋰電池的空載電壓充到4.2V就認為電充滿了，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。

　　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(shù)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，延長手機的待機時間，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品。

　　4、沒有記憶效應

　　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；無毒，無污染，經過RoHS商標認證；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100%。為防止電池短路現(xiàn)象，18650鋰電池的正負極是分開的。所以它發(fā)生短路現(xiàn)象的可能已經降到了極致?？梢约友b保護板，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的鋰離子電池，具體來分又分為“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絡，然后再注入電解液形成電解質。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“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)點就是可以根據(jù)客戶的需求進行外形設計，不可能有一個統(tǒng)一的標準，所以到現(xiàn)在鋰離子電池工業(yè)界基本上只有18650這一個標準型號，其他的都是根據(jù)客戶需求進行設計的。

　　3、安全性差

　　我們知道鋰離子電池在極端情況下（如過充、高溫等），內部會發(fā)生劇烈的化學反應，產生大量的氣體。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，而且測試時絕對不能進人。聚合物電池就不存在這個問題，即使同樣在極端情況下，由于包裝膜強度較低，只要氣壓稍高就會破裂，不會產生爆炸，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計，這里面的研發(fā)成本就要算進去。而且外形多變、種類繁多，導致在制造過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的，往往為了那么1mm的區(qū)別就需要重新為客戶設計一款。

　　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。隨著鋰二次電池技術的不斷發(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越受到消費者的青睞。關注能源電池行業(yè)、充分認識電池進而讓我們做到“為我所用”，目前18650鋰電池在下面的領域有一定的應用。

　　1、儲能類

　　主要應用于基站電源、清潔能源儲能、電網電力儲能、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、平板、筆記本電腦、電動玩具、MP3/MP4、耳機、充電寶、航模、移動電源等。

　　四、18650鋰電池分類

　　18650鋰電池生產均需要有保護線路，防止電池被過充過放電。當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。

　　2、按電解質材料分

　　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（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。關于固態(tài)電池，嚴格意義上的是指電極和電解質均為固態(tài)的。

　　3、按產品外觀分類

　　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））。

　　負極材料：鈦酸鋰電池（LTO）、石墨烯電池、納米碳纖維電池。

　　關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)標準來說，對于鋰電池，一般標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（也有標準是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該大于或等于標稱容量。

　　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：短路保護、過流保護、過壓保護、電池反接保護功能等。過充電保護：當充電器對鋰離子電池過充電時，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(jiān)測電池電壓，當其到達電池過充電壓時，即激活過充電保護功能，中止充電。 過放電保護：為了防止鋰離子電池的過放電狀態(tài)，當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，中止放電，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機模式。過電流及短路保護：當鋰離子電池的放電電流過大或短路情況產生時，保護器件將激活過電流保護功能。

　　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，當電池電壓達到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，當電流減小到一定值時（一般是1/10設置電流時），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極造成永久性損壞。過度放電導致負極碳片層結構出現(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極碳結構，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。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。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，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極?；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，質量不過關的電池由于沒有保護功能，在過充（過度充電）的情況下，會使其內部壓力驟增，當超過承受值時，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。

　　經過30年的發(fā)展，18650電池制備工藝已經非常成熟，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電池的標配，也是最重要的一道防爆屏障。

　　當電池內部壓力過大時，其頂部安全閥會開啟排氣減壓，避免爆炸。但是，當安全閥開啟之后，電池內部泄露出的化學物質在高溫的條件下會與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，仍然有可能出現(xiàn)起火的情況。另外，現(xiàn)在部分18650電池還自帶保護板，具有過充過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，完全不用擔心電池會爆炸。我們不能一竹竿打翻一船人，以個別劣質產品來定性18650的安全性。

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