18650鋰電池與聚合物電池的性能比較！
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-28 17:29
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所謂聚合物鋰電池是指使用了聚合物作為電解質(zhì)的鋰離子電池，具體來(lái)分又分為“半聚合物”與“全聚合物”兩種。“半聚合物”是指在隔離膜上涂一層聚合物(一般是PVDF)，使電芯的粘合力更強(qiáng)，電池可以做得更硬，其電解質(zhì)仍然是液態(tài)電解液。
而“全聚合物”是指使用聚合物在電芯內(nèi)部形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，然后再注入電解液形成電解質(zhì)。雖然“全聚合物”電池仍然要使用液態(tài)電解液，但用量要少很多，這對(duì)鋰離子電池的安全性能有極大的提高。據(jù)筆者所知，現(xiàn)在只有SONY在量產(chǎn)“全聚合物”鋰離子電池。
從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，聚合物電池是指使用鋁塑包裝膜作為外包裝的鋰離子電池，也就是俗稱的軟包電池。這種包裝膜由三層構(gòu)成，分別是PP層、Al層與尼龍層，由于PP與尼龍是聚合物，所以這種電芯被稱為聚合物電池。
1、價(jià)格更低
18650的國(guó)際價(jià)格大約在1USD/pcs，按照2Ah來(lái)計(jì)算的話大約合3RMB/Ah。而聚合物鋰電的價(jià)格，低端的山寨廠在4RMB/Ah，中端的在5~7RMB/Ah，中高端的在7RMB/Ah以上。像ATL、力神這種的，一般都能賣到10RMB/Ah左右，而且你單小了人家還不愿意接。
2、不可定做
SONY一直想把鋰離子電池做成像堿性電池一樣，有一定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就像5號(hào)電池、7號(hào)電池，全世界基本上都一樣。但由于鋰離子電池的一大優(yōu)點(diǎn)就是可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，不可能有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以到現(xiàn)在鋰離子電池工業(yè)界基本上只有18650這一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，其他的都是根據(jù)客戶需求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
3、安全性差
我們知道鋰離子電池在極端情況下(如過(guò)充、高溫等)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氣體。18650電池使用的是金屬外殼，有一定的強(qiáng)度，當(dāng)內(nèi)部氣壓達(dá)到一定的時(shí)候鋼殼會(huì)破裂爆炸，發(fā)生極恐怖的安全事故。
這也是為什么測(cè)試18650電池的房間一般都必須用層層保護(hù)，而且測(cè)試時(shí)絕對(duì)不能進(jìn)人。聚合物電池就不存在這個(gè)問(wèn)題，即使同樣在極端情況下，由于包裝膜強(qiáng)度較低，只要?dú)鈮荷愿呔蜁?huì)破裂，不會(huì)產(chǎn)生爆炸，最最惡劣的情況就是燃燒。所以從安全性上來(lái)說(shuō)聚合物電池要優(yōu)于18650電池。
就種類而言鋰電池有鋰離子電池，磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池，聚合物鋰電池，鎳鈷鋰等等多個(gè)種類。除了聚合物鋰電池外，三元鋰和磷酸鐵鋰在市面上應(yīng)用較為廣泛的。就鋰電池來(lái)說(shuō)，動(dòng)力型領(lǐng)域和儲(chǔ)能型領(lǐng)域(消費(fèi)型領(lǐng)域是聚合物鋰電池)，電芯為18650電池，直徑18mm，高65mm。
鋰離子電池開(kāi)路電壓與電池容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析，先給出一個(gè)表格：如下，百分比是電池的剩余容量，右側(cè)是對(duì)應(yīng)的電池的開(kāi)路電壓(OCV)。
100%----4.20V
90%-----4.06V
80%-----3.98V
70%-----3.92V
60%-----3.87V
50%-----3.82V
40%-----3.79V
30%-----3.77V
20%-----3.74V
10%-----3.68V
5%------3.45V
0%------3.00V
但是鋰離子電池有一個(gè)對(duì)電量計(jì)量很有用的特性，就是在放電的時(shí)候，電池電壓隨電量的流逝會(huì)逐漸降低，并且有相當(dāng)大的斜率。這就提供給我們另外一種近似 的電量計(jì)量途徑。取電池電壓的方法。就好像測(cè)量水箱里面的水面高度可以大概估計(jì)剩余的水量這個(gè)道理一樣。但是實(shí)際上電池的電壓比水箱里面的平靜的水面高度 測(cè)量要復(fù)雜的多。
常見(jiàn)的18650電池分為鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池。鋰離子電池電壓為標(biāo)稱電壓為3.7v，充電截止電壓為4.2v，磷酸鐵鋰電池標(biāo)稱電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6v，容量通常為1200mAh-3350mAh，常見(jiàn)容量是2200mAh-2600mAh。
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，這類封裝最直接的好處是輕薄，便于控制產(chǎn)品的厚度。
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。
