18650锂電池是什麽電池？

TIME: 2019-09-24 18650電池知識锂電池百科

18650電池是一類電池的統稱,現在大多是指18650锂電池，其中18650是指電池的外形尺寸其中18表示直徑爲18mm，65表示長度爲65mm，0表示爲圓柱形電池。
一、18650電池有哪些種類

18650電池的种类有18650镍氢电池、18650锂离子电池、18650磷酸鐵锂電池。
由于18650镍氢电池有与材料特性，在能量密度上是比不过锂電池的，也就是在同等体积下，锂電池的容量密度要比镍氢电池大，最终导致18650镍氢电池在市场上淘汰了，使得目前市场上常见的18650電池都是锂電池。但是18650锂電池也分为锂离子电池、磷酸鐵锂電池。锂离子电池电压为标称电压为3.7v，充电截止电压为4.2v，磷酸鐵锂電池标称电压为3.2V，放电截止电压为3.6v，容量通常为1200mAh-3350mAh，常见容量是2200mAh-2600mAh。

二、每個種類18650的優缺點
（一）18650锂離子電池
18650锂离子电池是液态锂電池，其电解液是液态的，目前多为圆柱形的，钢壳外壳的电池。
1、18650锂離子電池優點
（1）、容量大 18650锂電池的容量一般为1200mah~3600mah之间，而一般电池容量只有800mah左右，如果组合起来成18650锂電池组，那18650锂電池组是随随便便都可以突破5000mah的。
（2）、寿命长 18650锂電池的使用寿命很长，正常使用时循环寿命可达500次以上，是普通电池的两倍以上。
（3）、安全性能高 18650锂電池安全性能高，不爆炸，不燃烧；无毒，无污染，经过RoHS商标认证；各种安全性能一气呵成，循环次数大于500次；耐高温性能好，65度条件下放电效率达100%。为防止电池短路现象，18650锂電池的正负极是分开的。所以它发生短路现象的可能已经降到了极致。可以加装保护板，避免电池过充过放，这样还能延长了电池的使用寿命。
（4）、电压高　18650锂電池的电压一般都在3.6V、3.8V和4.2V，远高于镍镉和镍氢电池的1.2V电压。
（5）、没有记忆效应在充电前不必将剩余电量放空，使用方便。
（6）、内阻小：聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。
（7）、可串联或并联组合成18650锂電池组
（8）、使用范围广笔记本电脑、对讲机、便携式DVD，仪器仪表、音响设备、航模、玩具、摄像机、数码照相机等电子设备。

2、18650锂離子電池缺點
（1）、18650锂電池的最大的缺点就是他的体积已经固定好了，装在一些笔记本或是一些产品时候不是很好定位，当然这个缺点也可以说是优点，这是相对其他聚合物锂電池等锂電池的可定制和可变换大小来讲这就是一个缺点了。而相对于一些指定电池规格的产品来说又成了一个优势所在。
（2）、18650锂電池容易发生短路或发生爆炸，也是相对于聚合物锂電池来说的，如果相对一般的电池，这一缺点就不是那么明显了。
（3）、18650锂電池生产均需要有保护线路，防止电池被过分充量而导致放电。当然这个对于锂電池来说都是必须的，这也是锂電池的一个通弊，因为锂電池采用的材料基本都是钴酸锂材料，而钴酸锂材料的锂電池不能大电流放电，安全性较差。
（4）、18650锂電池的生产条件要求高，相对于一般的电池生产，18650锂電池对生产条件要求很高，这无疑增加了生产成本。
（二）18650磷酸鐵锂電池
18650磷酸鐵锂電池是近几年发明的，是在锂离子电池发展中发明的，也是锂离子电池的一种。
1、磷酸鐵锂電池的优点
（1）、安全性能的改善
磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。有报告指出，实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象，但未出现一例爆炸事件，而过充实验中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电，发现依然有爆炸现象。虽然如此，其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂電池，已大有改善。
（2）、壽命的改善
磷酸鐵锂電池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。
长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而磷酸鐵锂動力電池，循环寿命达到2000次以上，标准充电(5小时率)使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1~1.5年时间，而磷酸鐵锂電池在同样条件下使用，理论寿命将达到7~8年。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C，而铅酸电池无此性能。
（3）、高溫性能好
磷酸鐵锂電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作溫度範圍寬廣(-20C–75C)，有耐高溫特性磷酸鐵锂電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸锂和钴酸锂只在200℃左右。
（4）、大容量
电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性，而磷酸鐵锂電池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。
（5）、重量輕
同等规格容量的磷酸鐵锂電池的体积是铅酸电池体积的2/3，重量是铅酸电池的1/3。
（6）、環保
磷酸鐵锂電池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)，无毒(SGS认证通过)，无污染，符合欧洲RoHS规定，为绝对的绿色环保电池证。所以锂電池之所以被业界看好，主要是环保考量，因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展计划，成为国家重点支持和鼓励发展的项目。随着中国加入WTO，中国电动自行车的出口量将迅速增大，而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。
但有专家表示，铅酸电池造成的环境污染，主要发生在企业不规范的生产过程和回收处理环节。同理，锂電池属于新能源行业不错，但它也不能避免重金属污染的问题。金属材料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到灰尘和水中。电池本身就是一种化学物质，所以有可能会产生两种污染：一是生产工程中的工艺排泄物污染;二是报废以后的电池污染。
磷酸鐵锂電池也有其缺点：例如低温性能差，正极材料振实密度小，等容量的磷酸鐵锂電池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时，磷酸鐵锂電池和其他电池一样，需要面对电池一致性问题。
2、磷酸鐵锂電池的缺点
一種材料是否具有應用發展潛力，除了關注其優點外，更爲關鍵的是該材料是否具有根本性的缺陷。
國內現在普遍選擇磷酸鐵锂作爲動力型锂離子電池的正極材料，從政府、科研機構、企業甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料，將其作爲動力型锂離子電池的發展方向。分析其原因，主要有下列兩點：首先是受到美國研發方向的影響，美國Valence與A123公司最早采用磷酸鐵锂做锂離子電池的正極材料。其次是國內一直沒有制備出可供動力型锂離子電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的錳酸锂材料。但磷酸鐵锂也存在不容忽視的根本性缺陷，歸結起來主要有以下幾點：
（1）、在磷酸鐵锂制備時的燒結過程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作爲動力型锂離子電池正極材料的主要原因。
（2）、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸鐵锂電池在低温下（0℃以下）无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。
（3）、材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差。磷酸鐵锂的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學性能，但是也帶來了其它問題，如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵锂中的化學元素Li、Fe與P很豐富，成本也較低，但是制備出的磷酸鐵锂産品成本並不低，即使去掉前期的研發成本，該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本，會使得最終單位儲能電量的成本較高。
（4）、産品一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵锂材料廠能夠解決這一問題。從材料制備角度來說，磷酸鐵锂的合成反應是一個複雜的多相反應，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及锂鹽，外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一複雜的反應過程中，很難保證反應的一致性。
（5）、知識産權問題。目前磷酸鐵锂的基礎專利被美國德州大學所有，而碳包覆專利被加拿大人所申請。這兩個基礎性專利是無法繞過去的，如果成本中計算上專利使用費的話，那産品成本將會進一步提高。
三、每种18650電池焊接方法：
18650锂電池生产制造的焊接方法主要有电焊、超声波焊接、激光焊接、穿透焊和缝焊、脉冲模式焊接、连续模式焊接等。
目前電池生産廠家最常用的電池焊接方法是超聲波焊接和穿透焊和縫焊。

穿透焊和縫焊穿透焊，連接片無需沖孔，加工相對簡單。穿透焊需要功率較大的激光焊機。穿透焊的熔深比縫焊的熔深要低，可靠性相對差點。縫焊相比穿透焊，只需較小功率激光焊機。縫焊的熔深比穿透焊的熔深要高，可靠性相對較好。但連接片需沖孔，加工相對困難。
超聲波焊接原理是線性振動摩擦焊接利用在兩個待焊工件接觸面所産生的摩擦熱能來使塑料熔化。熱能來自一定壓力下，一個工件在另一個表面以一定的位移或振幅往複的移動。一旦達到預期的焊接程度，振動就會停止，同時仍舊會有一定的壓力施加于兩個工件上，使剛剛焊接好的部分冷卻、固化，從而形成緊密地結合。
1、超聲波塑料焊接優點：焊接速度快，焊接強度高、密封性好；取代傳統的焊接/粘接工藝，成本低廉，清潔無汙染且不會損傷工件；焊接過程穩定，所有焊接參數均可通過軟件系統進行跟蹤監控，一旦發現故障很容易進行排除和維護。
2、超聲波金屬焊接優點：1）、焊接材料不熔融，不脆弱金屬特性。2）、焊接後導電性好，電阻系數極低或近乎零。
3）、對焊接金屬表面要求低，氧化或電鍍均可焊接。4）、焊接時間短，不需任何助焊劑、氣體、焊料。5）、焊接無火花，環保安全。

四、每种18650電池的寿命：
现在3.7V的18650锂离子电池一般循环寿命可达500~1000次左右，3.2V的18650磷酸鐵锂電池一般寿命可达2000以上，当然前提是正规厂商生产的合格电池，如果是次品或假冒电池，寿命将会很短。
18650锂電池的使用寿命很长，正常使用时循环寿命可达500次以上，是普通电池的两倍以上。
五、每种18650電池的高低温性能：
18650锂離子電池低溫較好。-20攝氏度的時候根據放電倍率不同容量損失也不同，電流不大的時候大約損失30%。
18650锂離子電池低溫性能：
放電容量：
50℃：≥95%x初始容量；
-40℃：≥75%x初始容量；

在環境溫度（20±2）℃的條件下，電池做一個0.2C5A循環，此容量爲初始容量；然後電池進行標准充電後。按如下條件測試，要求電池無漏液、起鼓現象
a、在（50±2）℃下擱置2h，以0.2C5A恒流放電至終止電壓後在室溫狀態下擱置2h，目測外觀無明顯變形、無破裂、不漏液。
b、在（-40±2）℃下擱置2h，以0.2C5A恒流放電至終止電壓後在室溫狀態下擱置2h，目測外觀無明顯變形、無破裂、不漏液。
18650磷酸鐵锂電池低温性能：
在-40℃下以0.5C放電，放電容量超過初始容量的60%；在-35℃下以0.3C放電，放電容量超過初始容量的70%,超過國家60%的標准,工作溫度範圍寬，最低溫度可達40℃，而最高溫度高達55℃,可在-20℃下充電。

六、每种18650電池的用途（应用领域）：
1、18650锂離子電池由于單位密度的容量很大，所以大部份用于筆記本電腦電池，除此之外，因18650在工作中的穩定性能非常好，廣泛應用于各大電子領域:常用于高檔強光手電、隨身電源，無線數據傳輸器，電熱保暖衣、鞋，便攜式儀器儀表，便攜式照明設備，便攜式打印機，工業儀器，醫療儀器等。
2、18650磷酸鐵锂電池主要应用于军事设备、航空航天工业、深海潜水设备、极地科学调查、电力通信、公共安全、医疗电子、AGV、RV等领域。

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