18650圓柱鋰電芯的內部結構和特點
來源:存能電氣 日期:2019-07-08 10:50 瀏覽量:次
18650圓柱鋰電芯的內部結構和特點。圓柱18560鋰電池單體主要由正極,負極,隔膜,正極負極集電極,安全閥,過流保護裝置,絕緣件和殼體共同組成。殼體,早期鋼殼較多,當前以鋁殼為主。每個廠家的設計并不相同,根據對安全性要求的不同,價格要去不同,可以進行定制。
18650圓柱鋰電芯的內部結構
18650圓柱鋰電池電芯主要由金屬外殼、正極、負極、薄膜和電解質五部分組成,它們各司其職,以確保正常充放電。詳細結構如下:
正極:18650圓柱鋰電池電芯的正極材料一般為磷酸鐵鋰、氧化鈷鋰等。每種正極材料的不同,將直接影響18650鋰電池的特性以及成本。
負極:18650圓柱鋰電池電芯的負極材料有錫基負極材料、納米級負極材料、碳負極材料等,在電池中,負極材料是起氧化作用的。相對電位較低。
電解質溶液:以磷酸鐵鋰為例,分為溶質和溶劑,溶質:常采用鋰鹽,如高氯酸鋰、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰。溶劑:鋰離子電池常采用有機溶劑,如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。
安全閥:是18650圓柱鋰電池電芯最為重要的防爆屏障。當電池內部溫度異常,安全閥開啟排除內部氣體,避免壓力過高造成爆炸。
防爆線:又名排氣孔或者防爆孔。當壓力過載時,因防爆孔薄于殼體其余地方,氣體便防爆孔處泄氣,從而達到避免電芯整體爆炸的危險。
隔膜:隔膜的用途是隔離電芯正、負極片。當電池內部溫度過高時隔膜會融化,杜絕電池爆炸的可能性。當電池內部溫度達到130℃,隔膜的網狀孔將閉合,阻止鋰離子通過升高內阻,以達到阻止電芯內部溫度繼續升高的作用。
圓柱鋰電芯的特點
圓柱鋰電芯,尤其18650,由于其自身結構特點,也由于其型號的標準化,圓柱電芯生產的自動化水平,在3種主要電芯形式中為最高。這就使得高度一致性成為可能,成品率相應得到提高。
1)如前面所述,單體一致性較好;
2)單體自身力學性能好,與方形和軟包電池相比,封閉的圓柱體,近似尺寸下,可以獲得最高的彎曲強度;
3)技術成熟,成本低,但同時,成本優化的空間也已經消耗的差不多;
4)單體能量小,發生事故時,形式易于控制,但這一點也正在成為它被取代的理由。
圓柱鋰電芯的缺點
1)在電動汽車這個語境中,電池系統的圓柱單體數量都很大,這就使得電池系統復雜度大增,無論機構還是管理系統,相對于其他兩類電池,系統級別的成本圓柱電池偏高;
2)在溫度環境不均勻條件下,大量電芯特性異化的概率上升,當然,特斯拉之所以在設計之初選擇18650,相信只是個無奈之選,因為10年前,能夠大批量生產的合格動力電池,只有圓柱電池。而電池的安全和熱管理需求,反而是它強大電控系統的研發動力。
3)能量密度的上升空間已經很小,2016年的新聞,超威把單體容量做到4050mAh,電芯比能量306Wh/kg,此后沒有看到更高的記錄。在既定空間內,只有死磕材料,公認是一條難走的路。
以上就是18650圓柱鋰電芯的內部結構和特點,18650是目前最常見的鋰電封裝方式,無論是當下最流行的三元材料,還是國家力推的磷酸鐵鋰,以及尚未普及的鈦酸鋰,均有18650的規格。