18650電池里面到底裝的是啥？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-18 10:21
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18650型電芯是目前移動(dòng)電源、筆記本電池等最常用的電芯之一，常見(jiàn)形態(tài)是直徑18mm，長(zhǎng)度65mm的圓柱型電芯。市面上的鋰電池最為常見(jiàn)的是Cylindrical（圓柱）封裝方式，此類(lèi)在筆記本、強(qiáng)光手電筒領(lǐng)域應(yīng)用最廣，如此封裝的好處是規(guī)格統(tǒng)一，方便自動(dòng)化、規(guī)?；a(chǎn)；此外還有Prismatic（方形）軟包封裝，常見(jiàn)于手機(jī)和平板電腦，這類(lèi)封裝最直接的好處是輕薄，便于控制產(chǎn)品的厚度。
很多網(wǎng)友聊到18650電芯，擔(dān)心里面裝的是“液體鋰離子”，談18650色變，恐慌爆炸。為此，有網(wǎng)友將手上的一顆18650電芯進(jìn)行了拆解，一探內(nèi)部究竟。
18650電池里面到底裝的是啥？
首先，拆電芯切記要放光電，這里將18650電芯放電到失效沒(méi)有電壓。
18650電池里面到底裝的是啥？
然后，用尖嘴鉗從電芯蓋帽位置暴力撕開(kāi)，將正極與負(fù)極鋼殼分離，露出安全閥和卷包的正負(fù)極材料。
18650電池里面到底裝的是啥？
安全閥是每一顆18650電芯的標(biāo)配，也是最重要的一道防爆屏障，沒(méi)有之一。安全閥的工作原理：當(dāng)電池內(nèi)部溫度異常，氣壓升高到1.0-1.2Mpa時(shí)，安全閥開(kāi)啟排除內(nèi)部氣體，避免壓力過(guò)高造成爆炸。而Prismatic方形軟包封裝的電芯，內(nèi)部氣壓升高時(shí)，最常見(jiàn)的是“懷孕”鼓包現(xiàn)象。
這里科普一下電芯內(nèi)部的正極?，F(xiàn)在市面上常見(jiàn)的2000-3000mAh容量的三星、松下、三洋、LG等電芯，內(nèi)部正極材料已經(jīng)從第一代LiCoO2鈷酸鋰，全面升級(jí)為三元材料，化學(xué)名為L(zhǎng)iNi-Co-MnO2鎳鈷錳。帶來(lái)的直接好處：使用壽命更長(zhǎng)、更安全、性能更好。說(shuō)到這，Prismatic方形軟包封裝的手機(jī)平板電芯，用的也是LiNi-Co-MnO2鎳鈷錳材料，只是跟18650的Cylindrical封裝方式不同而已。
18650電池里面到底裝的是啥？
最后特寫(xiě)一下電芯內(nèi)部的材料。圖中的銅箔，是用來(lái)涂布LiNi-Co-MnO2鎳鈷錳正極材料，反之，鋁箔是用來(lái)涂布石墨烯。電芯的容量，是根據(jù)這些配方的調(diào)配比例得來(lái)。模仿有風(fēng)險(xiǎn)，拆解需謹(jǐn)慎。
磷酸鐵鋰電池和三元電池能量密度差距有多大？“目前磷酸鐵鋰單體電芯能量密度約在140-150Wh/kg，電池系統(tǒng)能量密度約為110－120Wh/kg。而常見(jiàn)的三元電池單體電芯為200Wh/kg，系統(tǒng)能量密度約在140Wh/kg。”羅煥塔告訴中國(guó)證券報(bào)記者。
為何高能量密度成為電池廠、車(chē)企競(jìng)逐的目標(biāo)？一方面受補(bǔ)貼政策引導(dǎo)。根據(jù)2018年6月實(shí)施的補(bǔ)貼新政，電池系統(tǒng)能量密度補(bǔ)貼門(mén)檻由2017年的90Wh/kg提升105Wh/kg，105（含）-120Wh/kg的車(chē)型按0.6倍補(bǔ)貼，120（含）-140Wh/kg的車(chē)型按1倍補(bǔ)貼，140（含）-160Wh/kg的車(chē)型按1.1倍補(bǔ)貼，160Wh/kg及以上的車(chē)型按1.2倍補(bǔ)貼。換言之，搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車(chē)只能拿到0.6倍或1倍的補(bǔ)貼，而三元電池一般而言至少能拿到1倍以上補(bǔ)貼。
另一方面，對(duì)于乘用車(chē)而言，系統(tǒng)能量密度高低至關(guān)重要。電池的能量密度指的是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能，會(huì)影響到車(chē)輛的續(xù)航里程。“舉個(gè)例子，200公斤電池包，如果能量密度是140Wh/kg，200KG可以裝28度電。如果能量密度是120Wh/kg，200KG可以裝24度電。這對(duì)乘用車(chē)而言很要命，因?yàn)槌擞密?chē)內(nèi)部空間有限，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只有200公斤左右的重量留給電池包，裝28度電當(dāng)然比24度電跑得更遠(yuǎn)。”墨柯告訴記者。
頭部磷酸鐵鋰電池廠正在努力補(bǔ)足這一短板。比亞迪相關(guān)人士向中國(guó)證券報(bào)記者透露，目前公司磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)層面能量密度最高可以做到140wh/kg。
國(guó)軒高科今年9月接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示，已完成了磷酸鐵鋰單體能量密度由170Wh/kg向180Wh/kg產(chǎn)線升級(jí)改造。接近三元523的性能指標(biāo)，且能滿足新能源汽車(chē)300公里以上的續(xù)航里程。同時(shí)計(jì)劃2019年將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度最高提升至接近200Wh/kg。
頭部企業(yè)尤其是早期技術(shù)路線偏向磷酸鐵鋰的企業(yè)多在進(jìn)行兩手準(zhǔn)備，提升磷酸鐵鋰技術(shù)路線的同時(shí)，蓄力發(fā)展三元電池。
上述比亞迪相關(guān)人士指出，目前比亞迪商用車(chē)和E6仍然在使用磷酸鐵鋰電池，乘用車(chē)今年已經(jīng)全部換裝三元電池。2018年，比亞迪在青海新增了24GWh的三元電池產(chǎn)能，加上截至2017年底16Gwh的總產(chǎn)能（其中6Gwh是三元電池，10Gwh是磷酸鐵鋰電池），預(yù)計(jì)2019年年底動(dòng)力電池總產(chǎn)能達(dá)40Gwh。
國(guó)軒高科表示，正全力推進(jìn)三元電池開(kāi)發(fā)及投產(chǎn)，已完成原有兩條111產(chǎn)線升級(jí)為三元622產(chǎn)線的改造，并已穩(wěn)定、批量向客戶供貨。同時(shí)新建的4GWH升級(jí)版三元產(chǎn)線，已經(jīng)完成一條產(chǎn)線的打通，預(yù)計(jì)四季度供貨。
“以前走磷酸鐵鋰路線的中小電池廠要轉(zhuǎn)換三元路線就沒(méi)那么容易。一來(lái)原來(lái)上游供應(yīng)商的關(guān)系都在磷酸電池體系上，要重新建立三元體系比較困難；二來(lái)還要與現(xiàn)有電池廠在客戶資源上展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。”墨柯指出。
能否收復(fù)失地
磷酸鐵鋰能否收復(fù)乘用車(chē)市場(chǎng)失地，首要問(wèn)題是提高磷酸鐵鋰能量密度會(huì)否引發(fā)安全問(wèn)題。
“雖然能將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度做到180Wh/kg以上，但多數(shù)還處于小試或者中試階段，未大批量上市，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。”羅煥塔指出。
墨柯強(qiáng)調(diào)，磷酸鐵鋰極致追逐能量密度或引發(fā)安全問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，單體電芯單位空間聚集的能量越多，瞬間爆發(fā)出來(lái)的危害性越大，安全性越低。由于磷酸鐵鋰電池能量密度普遍低于三元電池，安全性相對(duì)高一些。
“與三元電池通過(guò)提高單體電芯提升能量密度不同，磷酸鐵鋰電池提高能量密度的方式主要是提高電池整體成組效率。”墨柯強(qiáng)調(diào)，這里面潛藏危險(xiǎn)。電池成組效率越高，意味著其中安全部件減少。一般來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰電池成組效率80％屬于正常水平，現(xiàn)在有些廠家已經(jīng)做到90％以上。
另一個(gè)爭(zhēng)議的焦點(diǎn)是補(bǔ)貼政策退出后，磷酸鐵鋰會(huì)否因?yàn)閮r(jià)格優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)逆襲？
國(guó)軒高科接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示，隨著補(bǔ)貼退坡，磷酸鐵鋰的低成本、長(zhǎng)壽命、高安全性等優(yōu)勢(shì)在乘用車(chē)領(lǐng)域?qū)⒅饾u突顯。
今年8月26日，比亞迪董事長(zhǎng)王傳福接受中國(guó)證券報(bào)記者關(guān)于“怎么看待磷酸鐵鋰電池和三元電池的技術(shù)路線之爭(zhēng)”的提問(wèn)時(shí)表示，兩種電池都很重要，未來(lái)將根據(jù)不同的情況進(jìn)行應(yīng)用。
“比如，商用車(chē)、大巴、卡車(chē)更多采用磷酸鐵鋰電池，轎車(chē)、乘用車(chē)使用三元電池更多一些。如果三元電池原料價(jià)格持續(xù)上漲，一些低端乘用車(chē)、對(duì)價(jià)格很敏感的車(chē)輛可能重新采用磷酸鐵鋰電池。成本上漲不利于三元電池發(fā)展。未來(lái)電池路線由成本、技術(shù)多方面平衡后形成的市場(chǎng)決定。”
楊藻認(rèn)為，即使補(bǔ)貼退出，乘用車(chē)追求高能量密度總體趨勢(shì)還是不會(huì)改變。“這是市場(chǎng)決定的。一方面消費(fèi)者對(duì)續(xù)航能力有要求；另一方面能量密度越高，車(chē)輛裝載的電池越少。現(xiàn)在很多整車(chē)裝了電池后，車(chē)內(nèi)空間大大減小，導(dǎo)致后備箱空間縮減或者后排座椅突出。”
