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18650鋰電池是什么電池?

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

18650電池的種類有18650鎳氫電池、18650鋰離子電池、18650磷酸鐵鋰電池。
由于18650鎳氫電池有與材料特性,在能量密度上是比不過鋰電池的,也就是在同等體積下,鋰電池的容量密度要比鎳氫電池大,最終導致18650鎳氫電池在市場上淘汰了,使得目前市場上常見的18650電池都是鋰電池。但是18650鋰電池也分為鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池。鋰離子電池電壓為標稱電壓為3.7v,充電截止電壓為4.2v,磷酸鐵鋰電池標稱電壓為3.2V,放電截止電壓為3.6v,容量通常為1200mAh-3350mAh,常見容量是2200mAh-2600mAh。

二、每個種類18650的優缺點
(一)18650鋰離子電池
18650鋰離子電池是液態鋰電池,其電解液是液態的,目前多為圓柱形的,鋼殼外殼的電池。
1、18650鋰離子電池優點
(1)、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800mah左右,如果組合起來成18650鋰電池組,那18650鋰電池組是隨隨便便都可以突破5000mah的。
(2)、壽命長 18650鋰電池的使用壽命很長,正常使用時循環壽命可達500次以上,是普通電池的兩倍以上。
(3)、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的。所以它發生短路現象的可能已經降到了極致。可以加裝保護板,避免電池過充過放,這樣還能延長了電池的使用壽命。
(4)、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。
(5)、沒有記憶效應 在充電前不必將剩余電量放空,使用方便。
(6)、內阻小: 聚合物電芯的內阻較一般液態電芯小,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。
(7)、可串聯或并聯組合成18650鋰電池組
(8)、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、18650鋰離子電池缺點
(1)、18650鋰電池的最大的缺點就是他的體積已經固定好了,裝在一些筆記本或是一些產品時候不是很好定位,當然這個缺點也可以說是優點,這是相對其他聚合物鋰電池等鋰電池的可定制和可變換大小來講這就是一個缺點了。而相對于一些指定電池規格的產品來說又成了一個優勢所在。
(2)、18650鋰電池容易發生短路或發生爆炸,也是相對于聚合物鋰電池來說的,如果相對一般的電池,這一缺點就不是那么明顯了。
(3)、18650鋰電池生產均需要有保護線路,防止電池被過分充量而導致放電。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。
(4)、18650鋰電池的生產條件要求高,相對于一般的電池生產,18650鋰電池對生產條件要求很高,這無疑增加了生產成本。
(二)18650磷酸鐵鋰電池
18650磷酸鐵鋰電池是近幾年發明的,是在鋰離子電池發展中發明的,也是鋰離子電池的一種。
1、磷酸鐵鋰電池的優點
(1)、安全性能的改善
磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。有報告指出,實際操作中針刺或短路實驗中發現有小部分樣品出現燃燒現象,但未出現一例爆炸事件,而過充實驗中使用大大超出自身放電電壓數倍的高電壓充電,發現依然有爆炸現象。雖然如此,其過充安全性較之普通液態電解液鈷酸鋰電池,已大有改善。
(2)、壽命的改善
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。
長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次,而磷酸鐵鋰動力電池,循環壽命達到2000次以上,標準充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,理論壽命將達到7~8年。綜合考慮,性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鐘內即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池無此性能。
(3)、高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣(-20C–75C),有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
(4)、大容量
電池在經常處于充滿不放完的條件下工作,容量會迅速低于額定容量值,這種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性,而磷酸鐵鋰電池無此現象,電池無論處于什么狀態,可隨充隨用,無須先放完再充電。
(5)、重量輕
同等規格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。
(6)、環保
磷酸鐵鋰電池一般被認為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬),無毒(SGS認證通過),無污染,符合歐洲RoHS規定,為絕對的綠色環保電池證。所以鋰電池之所以被業界看好,主要是環保考量,因此該電池又列入了“十五”期間的“863”國家高科技發展計劃,成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。隨著中國加入WTO,中國電動自行車的出口量將迅速增大,而進入歐美的電動自行車已要求配備無污染電池。
但有專家表示,鉛酸電池造成的環境污染,主要發生在企業不規范的生產過程和回收處理環節。同理,鋰電池屬于新能源行業不錯,但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學物質,所以有可能會產生兩種污染:一是生產工程中的工藝排泄物污染;二是報廢以后的電池污染。
磷酸鐵鋰電池也有其缺點:例如低溫性能差,正極材料振實密度小,等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池,因此在微型電池方面不具有優勢。而用于動力電池時,磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣,需要面對電池一致性問題。
2、磷酸鐵鋰電池的缺點
一種材料是否具有應用發展潛力,除了關注其優點外,更為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鋰作為動力型鋰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,將其作為動力型鋰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鋰做鋰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鋰離子電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰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)、在磷酸鐵鋰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為動力型鋰離子電池正極材料的主要原因。
(2)、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。美國阿貢國家實驗室儲能系統中心主任DonHillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候,他用terrible來形容,他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無法使電動汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯,但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在這種狀況下,設備根本就無法啟動工作。
(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。磷酸鐵鋰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。盡管磷酸鐵鋰中的化學元素Li、Fe與P很豐富,成本也較低,但是制備出的磷酸鐵鋰產品成本并不低,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)、產品一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。從材料制備角度來說,磷酸鐵鋰的合成反應是一個復雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一復雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。
(5)、知識產權問題。目前磷酸鐵鋰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,那產品成本將會進一步提高。
三、每種18650電池焊接方法:
18650鋰電池生產制造的焊接方法主要有電焊、超聲波焊接、激光焊接、穿透焊和縫焊、脈沖模式焊接、連續模式焊接等。
目前電池生產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產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復的移動。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,清潔無污染且不會損傷工件;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)、焊接后導電性好,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、每種18650電池的壽命:
現在3.7V的18650鋰離子電池一般循環壽命可達500~1000次左右,3.2V的18650磷酸鐵鋰電池一般壽命可達2000以上,當然前提是正規廠商生產的合格電池,如果是次品或假冒電池,壽命將會很短。
18650鋰電池的使用壽命很長,正常使用時循環壽命可達500次以上,是普通電池的兩倍以上。
五、每種18650電池的高低溫性能:
18650鋰離子電池低溫較好。-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鋰離子電池低溫性能:
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,此容量為初始容量;然后電池進行標準充電后。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后在室溫狀態下擱置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后在室溫狀態下擱置2h,目測外觀無明顯變形、無破裂、不漏液。
18650磷酸鐵鋰電池低溫性能:
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%的標準,工作溫度范圍寬,最低溫度可達40℃,而最高溫度高達55℃,可在-20℃下充電。

六、每種18650電池的用途(應用領域):
1、18650鋰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磷酸鐵鋰電池主要應用于軍事設備、航空航天工業、深海潛水設備、極地科學調查、電力通信、公共安全、醫療電子、AGV、RV等領域。

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