詳解18650鋰電池的工作原理及優(yōu)缺點
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-26 12:32
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18650電池是圓柱形的，內部有液體，因為電池設計和材料原因，18650適合大電流，因此幾乎所有筆記本、電動汽車都是用18650電池設計；只有超級筆記本，因為節(jié)能，所以可以不采用18650電池而轉而使用聚合物鋰電池，尤其是平板電腦等；數碼相機因為閃光燈的充放電需要大電壓和瞬間大電流，所以只能用18650類似的電池，只是體積稍?。?/div>
聚合物鋰電池優(yōu)點，體積小，容量大，缺點是壽命比18650短，因為使用不同設計和材料，有些內部有液體，有些是干性的或者是膠體性的，且大電流放電時性能不如18650的圓柱形電池，所以需要大容量小體積的用電設備，通常使用聚合物鋰電池，最典型的表現(xiàn)就是手機、平板電腦等設備。
18650鋰電池的優(yōu)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800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(huán)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(huán)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(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。
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?。?/div>
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。
7、可串聯(lián)或并聯(lián)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
作為鋰電池家族的重要組成，18650電池早年被廣泛運用于消費類電子產品中。近幾年來隨著新能源汽車的強勢崛起，18650電池也開始被運用到新能源汽車行業(yè)。
除去老牌的特斯拉，目前包括保時捷與國內的江淮、眾泰、長安、廣汽等也紛紛加入到18650電池車型的研發(fā)隊伍中來。業(yè)內人士稱，未來會有更多車型“戀上”18650電池，推動著18650電池的運用之路發(fā)生顛覆性的改變。
18650電池優(yōu)勢明顯
“日本廠商在18650電池的生產工藝上積累了大量的經驗，其生產出來的18650電池在一致性和安全性上面都達到了比較高的水準，被行業(yè)稱為‘標桿’。”中國微型電動車產業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長羅會明看來，這就是為什么特斯拉會選用日本18650電池的主因。
廣西卓能新能源科技有限公司總經理鄧綸浩也提到，“由于18650電池的生產自動化程度高，穩(wěn)定性較好，可替換性高，使得18650電池在系統(tǒng)開發(fā)的模塊化以及標準化程度上均具有無以倫比的獨特優(yōu)勢?？梢杂行У亟档蜕a成本，節(jié)約勞動力”。
能量密度方面，Model S使用的是3.1Ah，能量密度約為252Wh/kg的18650電池。而豐田Leaf所用的軟包電池是33Ah，單體電池能量密度為150Wh/kg。顯而易見，18650電池在能量密度方面，要優(yōu)于軟包電池。因此，18650電池尤其是應用在微小型電動車上時，具有很大的優(yōu)勢。
18650鋰電池的優(yōu)缺點
微小型電動車的特點在于體積小、設計靈活、售價極低。“18650電池特點就是能量密度高、單個體積小、成本低。” 北京理工大學教授孫立清稱，18650電池用于微型電動車能夠在小的空間實現(xiàn)更多的裝載量，實現(xiàn)了最大化的利用，未來18650電池在微小型電動車領域會得到更好地應用，所占份額也會越來越大。
鄧綸浩也向記者透露，卓能新能源將在今年下半年開始批量生產2.9Ah的18650電池。
然而，任何事物都具有它的雙面性，利弊并存是事物常態(tài)。18650電池除了具有上述優(yōu)勢之外，其劣勢也不能忽略。
“動力電池在運行過程中，要達到安全標準，電池管理系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。18650電池的最大缺陷就在于它的單個電池容量較低，普遍在2~4Ah左右，因此所需的電池數量非常多，電池管理更復雜。”孫立清提到，這就導致18650電池散熱時需要熱管理系統(tǒng)，由于單體內部溫差小，整個電池組溫差要保持在適宜范圍內較為困難。
不過，微型電動車動力要求在10-20 kWh之間，對18650電池的需求量在1000-2000支之間，這對于電池系統(tǒng)的組裝、連接的考驗不大，國內已經出現(xiàn)幾家18650電池系統(tǒng)集成商，可滿足客戶的需求。同時，由于串聯(lián)數量相對乘用車要少，所以管理起來相對容易。
乘用車方面，特斯拉汽車需要7000—8000只18650電池可靠地連接成模組，“特斯拉之所以敢于使用近8000只的18650電池進行連接成模組，主要基于好品質的電芯和無可比擬的焊接技術。”鄧綸浩認為，18650電池雖有缺陷，但不妨礙它融入動力電池的大家庭。
對于動力電池而言，除了安全性、能量密度、續(xù)航里程外，還有一項非常重要的考核標準，那就是循環(huán)使用壽命。從測試數據來看，18650電池循環(huán)使用壽命普遍在500~1000次之間，相比于軟包電池的2000次來說比較低，一定程度上限制了18650電池應用范圍。
爭議中不斷前行
據悉，在各類18650電池之中，出貨量居榜首的是2.2Ah的產品，占到18650電池總出貨量的約40%。得益于新能源汽車的迅猛發(fā)展，大于2.6Ah的18650電池出貨量逐步增加到40%左右，成為18650電池銷售的“新主力軍”。
目前，國內主要的18650電池企業(yè)有福斯特、卓能、比克、力神等，國外主要的18650電池企業(yè)有三星、松下、LG化學等。而據相關數據顯示，在2015年，韓國三星年產能高達7億只，日本松下年產能接近3億只，而福斯特和卓能等公司的年產能均不足1億只。
針對這一現(xiàn)狀，鄧綸浩解釋道，“我國18650電池年產能不及韓國和日本，主要原因在于我國18650電池起步晚，發(fā)展相對緩慢。雖然目前國內的年產能差強人意，但是由于新能源產業(yè)持續(xù)火熱，18650電池市場火爆只是時間問題，畢竟其為新能源汽車提供更多選擇。
與此同時，大批眼光獨到的上市企業(yè)紛紛進入到18650電池行業(yè)，僅在2015年就有5家上市企業(yè)“排兵布陣”到18650電池上。據統(tǒng)計，5家上市企業(yè)共投資65.58億元，無疑是給18650電池行業(yè)的注入了“強心劑”。同時，企業(yè)前仆后繼的發(fā)力于18650電池，也更加證明了18650電池市場前景明朗。
盡管前景明朗，但不得不提的是，目前動力鋰電池行業(yè)雖已形成了中、韓、日三國鼎立的競爭格局，三個國家產量占全球總產量的90%以上。不過中國電池生產的技術水平仍落后于日韓，真正能生產高質量產品的企業(yè)屈指可數。
“國內18650電池行業(yè)正處在‘內憂外患’的局面。首先，來自其他電池的競爭，比如方形電池、軟包電池等；其次，來自國外18650電池市場的競爭，比如韓國的三星、日本的松下等，其市場環(huán)境并不是太樂觀。”鄧綸浩告訴記者。
業(yè)內人士稱，雖然投資18650電池的企業(yè)不斷增加，但大多真正未能對自己的電池根據整車的要求進行性能優(yōu)化就已經被應用，而微型電動車對電池的要求還未能提出具體的量化的指標，這也給18650電池的推廣帶來了極大的挑戰(zhàn)。
好在，《新能源汽車生產企業(yè)及產品準入管理規(guī)則（修訂版）》把新能源車型推薦目錄與《汽車動力蓄電池規(guī)范條件》（以下簡稱《規(guī)范條件》）捆綁在一起，已進入新能源車型推薦目錄車型，必須同時配套符合《規(guī)范條件》的動力電池，才能獲得國家新能源汽車補貼。
對于此政策，孫立清解讀道，“這意味著《規(guī)范條件》將成為強制標準，這種變化將會提升18650電池行業(yè)準入門檻，迫使企業(yè)注重18650電池生產規(guī)?；推焚|提升。”未來那些規(guī)模小或者性價比低的18650電池企業(yè)，將會面臨淘汰出局或者面臨收購整合的局面。
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