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18650锂电池是什么电池？

TIME: 2019-09-24 18650电池常识锂电池百科

18650电池是一类电池的统称,现在大多是指18650锂电池，其中18650是指电池的外形尺寸其中18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池。
一、18650电池有哪些种类

18650电池的种类有18650镍氢电池、18650锂离子电池、18650磷酸铁锂电池。
由于18650镍氢电池有与材料特性，在能量密度上是比不过锂电池的，也就是在同等体积下，锂电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电池都是锂电池。但是18650锂电池也分为锂离子电池、磷酸铁锂电池。锂离子电池电压为标称电压为3.7v，充电截止电压为4.2v，磷酸铁锂电池标称电压为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、每个种类18650的优缺点
（一）18650锂离子电池
18650锂离子电池是液态锂电池，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锂离子电池优点
（1）、容量大 18650锂电池的容量一般为1200mah~3600mah之间，而一般电池容量只有800mah左右，如果组合起来成18650锂电池组，那18650锂电池组是随随便便都可以突破5000mah的。
（2）、寿命长 18650锂电池的使用寿命很长，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锂电池安全性能高，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锂电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锂电池的电压一般都在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。这种支撑大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希翼替代镍氢电池的产品。
（7）、可串联或并联组合成18650锂电池组
（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锂离子电池缺点
（1）、18650锂电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电池等锂电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锂电池容易发生短路或发生爆炸，也是相对于聚合物锂电池来说的，如果相对一般的电池，这一缺点就不是那么明显了。
（3）、18650锂电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。当然这个对于锂电池来说都是必须的，这也是锂电池的一个通弊，因为锂电池采用的材料基本都是钴酸锂材料，而钴酸锂材料的锂电池不能大电流放电，安全性较差。
（4）、18650锂电池的生产条件要求高，相对于一般的电池生产，18650锂电池对生产条件要求很高，这无疑增加了生产成本。
（二）18650磷酸铁锂电池
18650磷酸铁锂电池是近几年发明的，是在锂离子电池发展中发明的，也是锂离子电池的一种。
1、磷酸铁锂电池的优点
（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电池，已大有改善。
（2）、寿命的改善
磷酸铁锂电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，而磷酸铁锂动力电池，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，而磷酸铁锂电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）、高温性能好
磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广(-20C–75C)，有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在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，而磷酸铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。
（5）、重量轻
同等规格容量的磷酸铁锂电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）、环保
磷酸铁锂电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。所以锂电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，成为国家重点支撑和鼓励发展的项目。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，锂电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。
磷酸铁锂电池也有其缺点：例如低温性能差，正极材料振实密度小，等容量的磷酸铁锂电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，磷酸铁锂电池和其他电池一样，需要面对电池一致性问题。
2、磷酸铁锂电池的缺点
一种材料是否具有应用发展潜力，除了关注其优点外，更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷。
国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、企业甚至是证券企业等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因，主要有下列两点：首先是受到美国研发方向的影响，美国Valence与A123企业最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷，归结起来主要有以下几点：
（1）、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。
（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铁锂电池在低温下（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）、材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能，但是也带来了其它问题，如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富，成本也较低，但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低，即使去掉前期的研发成本，该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本，会使得最终单位储能电量的成本较高。
（4）、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。
（5）、常识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的，如果成本中计算上专利使用费的话，那产品成本将会进一步提高。
三、每种18650电池焊接方法：
18650锂电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。
目前电池生产厂家最常用的电池焊接方法是超声波焊接和穿透焊和缝焊。

穿透焊和缝焊穿透焊，连接片无需冲孔，加工相对简单。穿透焊需要功率较大的激光焊机。穿透焊的熔深比缝焊的熔深要低，可靠性相对差点。缝焊相比穿透焊，只需较小功率激光焊机。缝焊的熔深比穿透焊的熔深要高，可靠性相对较好。但连接片需冲孔，加工相对困难。
超声波焊接原理是线性振动摩擦焊接利用在两个待焊工件接触面所产生的摩擦热能来使塑料熔化。热能来自一定压力下，一个工件在另一个表面以一定的位移或振幅往复的移动。一旦达到预期的焊接程度，振动就会停止，同时仍旧会有一定的压力施加于两个工件上，使刚刚焊接好的部分冷却、固化，从而形成紧密地结合。
1、超声波塑料焊接优点：焊接速度快，焊接强度高、密封性好；取代传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤工件；焊接过程稳定，所有焊接参数均可通过App系统进行跟踪监控，一旦发现故障很容易进行排除和维护。
2、超声波金属焊接优点：1）、焊接材料不熔融，不脆弱金属特性。2）、焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零。
3）、对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均可焊接。4）、焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料。5）、焊接无火花，环保安全。

四、每种18650电池的寿命：
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磷酸铁锂电池一般寿命可达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锂电池的使用寿命很长，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电池的高低温性能：
18650锂离子电池低温较好。-20摄氏度的时候根据放电倍率不同容量损失也不同，电流不大的时候大约损失30%。
18650锂离子电池低温性能：
放电容量：
50℃：≥95%x初始容量；
-40℃：≥75%x初始容量；

在环境温度（20±2）℃的条件下，电池做一个0.2C5A循环，此容量为初始容量；然后电池进行标准充电后。按如下条件测试，要求电池无漏液、起鼓现象
a、在（50±2）℃下搁置2h，以0.2C5A恒流放电至终止电压后在室温状态下搁置2h，目测外观无明显变形、无破裂、不漏液。
b、在（-40±2）℃下搁置2h，以0.2C5A恒流放电至终止电压后在室温状态下搁置2h，目测外观无明显变形、无破裂、不漏液。
18650磷酸铁锂电池低温性能：
在-40℃下以0.5C放电，放电容量超过初始容量的60%；在-35℃下以0.3C放电，放电容量超过初始容量的70%,超过国家60%的标准,工作温度范围宽，最低温度可达40℃，而最高温度高达55℃,可在-20℃下充电。

六、每种18650电池的用途（应用领域）：
1、18650锂离子电池由于单位密度的容量很大，所以大部份用于笔记本电脑电池，除此之外，因18650在工作中的稳定性能非常好，广泛应用于各大电子领域:常用于高档强光手电、随身电源，无线数据传输器，电热保暖衣、鞋，便携式仪器仪表，便携式照明设备，便携式打印机，工业仪器，医疗仪器等。
2、18650磷酸铁锂电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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