18650锂电池工作原理
笔记本电池换芯(18650)详解
1865018650型锂电电子产品中比较常用的锂电池，常在笔记本电脑的电池中作为电芯使用。
其型号的定义法则为：如18650型，即指电池的直径为18mm，长度为65mm，圆柱体型的电池。
锂是一种金属元素，为什么我们要把他叫锂电池呢？因为它的正极是以“钴酸锂”为正极材料的电池，当然现在市场上有很多的电池，有磷酸铁锂，锰酸锂等为正极材料的电池。
18650型锂电池单节标称电压一般为：3.7V充电电压一般为：4.20V最小放电终止电压一般为：2.75V最大充电终止电压：4.20V直径：18±0.2mm高度：65±2.0mm容量：1000mAh以上目前全球生产此型号锂电池最大的厂商有日本的三洋（已被松下收购）、松下、三星、索尼等，索尼公司就曾为臭名昭著的笔记本电池爆炸事件而大伤脑筋过。
笔记本电脑用的锂电池首先介绍一下笔记本电脑用的18650电芯通常容量为2200mAh（毫安时），可解释为：以3.7V电压、2200mA（毫安）电流供电，可以使用1小时（hour）。
更高规格的容量为2400mAh、2600mAh（三洋电芯居多，索尼的笔记本多数采用2600mAh的规格）。
以下以常见的3.7V/2200mAh电芯为例。
一、通常说的三芯电池即三节18650电芯串联而形成的电池组。
该电池组最终标示参数为11.1V/2200mAh。
11.1V＝3.7V×3，串联时输出电流不变仍为2200mAh。
也有标10.8V的，即单个电芯有电压降产生导致总电压降低。
现在市面流行的上网本多为此规格电池组。
二、四芯电池有2种情况：四个串联和两串两并。
四个串联电池组最终标示参数为：14.8V/2200mAh。
14.8V＝3.7V×4，串联时输出电流不变仍为2200mAh。
两串两并即四个电芯分两组，两两串联后再并联，电池组最终标示参数为：7.4V/4400mAh。
7.4V＝3.7V×2，输出电流为4400mAh＝2200mAh×2。
干货分享：18650锂电池知识全解析
干货分享：18650锂电池知识全解析在三百多年前，本杰明富兰克林开始捕捉雷电，开启了人们对雷电的认识，也开启了人们对电的认识，从那个时候开始，也有很多人在考虑如何将捕捉到的电进行储存，于是逐渐的电池这种东西就产生了，确实，作为历史上的一个非常重要的发明，电池的出现确实解决了很多的问题，极大的提高各种生活效率，而锂电池的出现更加使得人们对电的认识越来越深入了，18650锂电池就是使用时间最为悠久，并且目前依然存在的一种锂电池，在很多地方领域都能够看到18650锂电池的影子，因为这种电池相比其他的电池，优势非常的明显，并且安全性也相对来讲比较好，甚至已经被用在了大型设备上，本文就为大家介绍一下18650电池的知识，介绍一下为何会出现爆炸的事件。
18650锂电池一、18650锂电池的优点一般认为将锂电池的空载电压放到3.0V以下就认为电用完了（具体值需要看电池保护板的门限值，比如有低到2.8V，也有3.2V的）。
大部分锂电池放电不能将空载电压放到3.2V 以下的，否则过度放电会损害电池（一般市场上的锂电池基本都是带保护板才使用的，因此过度放电还会导致保护板检测不到电池，从而无法给电池充电）。
4.2V是电池充电的最高限制电压，一般认为将锂电池的空载电压充到4.2V就认为电充满了，电池充电过程中，电池的电压在3.7V逐渐上升到4.2V，锂电池充电不能将空载电压充到4.2V以上的，否则也会损害电池，这就是锂电池特殊的地方，一般来讲，18650锂电池具有以下的优点。
1、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、串联可串联或并联组合成18650锂电池组。
3、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35m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。
这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。
18650锂电池与软包锂电池的区别
18650锂电池与软包锂电池的区别18650锂电池与软包锂电池从外观看的话最直观的区别就是18650锂电池是圆柱形的钢壳电池，大小尺寸基本是一样的，而软包锂电池是可以是任意形状和尺寸的外形，外壳是铝塑膜包装的电池。
18650锂电池与软包锂电池的区别从内在来看的话就是使用的材料如电解液、导电剂、电极配方比例等方面是不同的，同时在生产工艺方面也是不同的。
一、18650锂电池与软包锂电池电解质的区别18650锂电池与软包锂电池虽然外形和内部结构有所不同，但是这两种电池的原理基本一样。
两种电池都有正极、负极以及电解液，正极材料一般为钴酸锂、镍钴锰酸锂（三元材料）、磷酸铁锂或锰酸锂等，负极材料一般为石墨，电解液则为六氟磷酸锂溶液。
作为目前市场上两种主流的锂电池，18650锂电池和锂聚合物软包电池按外壳封装材质而区分。
18650锂电池一般是钢外壳封装（18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池），内部电极片与隔膜的结构是卷绕式。
锂聚合物软包电池外包装使用的是铝塑膜，内部电极片与隔膜是层叠式（一层一层堆叠起来）。
18650锂电池与软包锂电池主要的区别在于电池内部材料电解质的形态不同：锂聚合物软包电池内部的电解质采用的是聚合物，一般为凝胶或者固态，而18650锂电池内部的电解质一般是液态。
二、18650锂电池与软包锂电池的优缺点和应用领域不同18650锂电池和锂聚合物软包电池各有优缺点。
目前，18650锂电池生产自动化程度高，电池的一致性、安全性均达到了较高水准，加上电池本身体积小、重量轻，使其在系统开发的模块化以及标准化程度上均具有独特优势。
很多人认为，采用18650锂电池作为新能源电动汽车的动力之源，在现阶段是更优的选择。
与18650锂电池相比，锂聚合物软包电池单体容量较高，而且具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点（可以制作出0.33mm、0.50mm等型号的超薄电池），其主要缺点在于一致性较差、机械强度差。
18650锂电池工作原理
不同倍率放电容量相近
不同温度下的电池放电特性
4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4
1C at 55oC 1C at 25oC 0.5C at -20oC
3.2 3 0 100 200 300 400 500 600 700
锂电池安全性
• 由于能量密度较高, 锂电较容易发生安全 性事故. • 在使用锂电过程中, 除要求电芯本身要安 全可靠外, 成品电池要有保护线路板.
150度30分钟以上几种情况均有可能导致电池发生安全性事故影响锂离子电池安全性的外部因素如何防范电池出现安全问题1针对电池的内短路主要从以下几个方面解决正常情况下开路电压大约1个月压降为1520mv个月的压降为2535mv半年压降为5060mv
锂离子电池的工作原理 及安全性
20110930
目录
• 锂离子电池的工作原理及组成 • 锂离子电池的性能及测试
• 影响锂离子电池安全性的因素 • 改善电池安全性的措施和方法
18650 电池示意图
安全阀 隔膜 负极 电解液 正极
锂离子电池的工作原理
Li+ + 6C + e
LiC6
LiMO2
MO2 + Li+ + e
锂电制作的一般流程
配浆 涂布 辊压
化成
注液
装配
检测
出货
如何评价锂离子电池
• 安全性: 短路, 过充, 热冲击 • 稳定性: 循环和存储 • 容量: 电池的重量能量比和体积能量比
压降为15-20mV, 2 个月的压降为25-35mV, 半年压降为50-60mV.
• 通过严格存储条件, 可把有微短路和内短路隐患的 电芯筛除.
18650锂电池工艺流程
18650锂电池工艺流程18650锂电池是一种充电池，由18650锂离子电池单元组成。
下面是18650锂电池的工艺流程。
第一步：制备正负极材料首先，制备正负极材料。
正极材料通常是由锂化合物（如LiCoO2、LiMn2O4）和导电剂（如碳黑）混合而成。
负极材料通常是由石墨和导电剂混合而成。
正负极材料需要经过混合、研磨、成型等工艺步骤。
第二步：制备电解液接下来，制备电解液。
电解液通常由有机溶剂和锂盐组成。
在制备过程中，需要控制好溶剂的种类和比例，以保证电解液具有合适的离子导电性能。
第三步：制备电解池然后，制备电解池。
电解池是一个由正极、负极和隔膜构成的组件。
正负极材料需要涂覆在铝箔和铜箔上，并通过连接片与导线相连。
隔膜通常是由聚乙烯或聚丙烯等材料制成，它起到隔离正负极的作用。
第四步：装配接下来进行装配工艺。
首先，将电解池组装到18650电池壳中，并密封好。
然后，对电解池进行真空封装，以确保电池内部不受外界气体和湿气的影响。
最后，将电池壳与正负极连接片相连，形成一个完整的电池。
第五步：充电和放电测试装配完成后，对电池进行充电和放电测试。
这些测试可以检查电池的容量、电压和循环寿命等参数，以确保电池的品质符合规定标准。
同时也可以排除产品中存在的潜在缺陷。
第六步：封装和贴标签通过封装和贴标签的工艺，将电池打包成成品。
这个过程通常包括将电池包装在塑料封装体中，并贴上标签以标明电池的容量、型号和生产日期等信息。
以上就是18650锂电池的工艺流程。
通过以上步骤，18650锂电池可以顺利地生产出来，并用于各种电子设备中，如手机、笔记本电脑、电动车等。
制造过程中需要严格控制材料和工艺的质量，以确保最终产品的性能和安全性。
圆柱电芯18650制造过程及流程培训课件
关键要点：
电池外观 ：清洗前电芯外观符合来料等级，清洗后电芯表面无水珠，无电芯表面发黄，清洗过程无卡 料；电芯在转化成后须在10分钟内清洗完毕。
壳体喷码
4VM9A01 ABA
关键要点： 壳体喷码与标识卡上信息吻合
4VM9A01 ABA
干燥存储
关键要点： 1、RH≤15%， 2、T≤30℃ 3、贮存时间H=40h~48h 4、标识卡与电芯喷码相符
、大颗粒、
2、胶液的外观要求：黑色均匀粘稠状胶体、无气泡、杂质
絮状凝胶、油污、沉淀等现象。
抽真空要求：真空度为-（0.085----0.1）MPa
干混罐残留物的清除： 罐内清洁、无污物、杂质。
涂布
涂布机烘区
准备好的浆料
涂布好的极片
涂布工序关键要点：
箔材外观：表面、切面平整，色泽均一，无明显亮线、明显凹凸点、暗痕条纹等，边缘 无明显翘边和褶皱，无掉粉，管芯无生锈。
石墨
导电剂
粘结剂 负 极 匀 桨
SBR
胶液
搅拌机
CMC
溶剂
制 胶 罐
浆料小车
负极制胶匀桨工序关键要点：
负极来料的确认：1、标识：清晰、明确，与BOM、发料单、工艺标准相一致。
2、外观：包装完整，符合《制程检验标准》。
3、保质：在有效期范围内。
加料比：严格按电池工艺标准执行
石墨粉:导电剂:SBR:CMC:制胶溶剂=100:2.1:4.2:1.7:92
3、真空输送管无堵塞、通气不顺，罐体清洁无污物、杂质。
除铁比率：来料和除铁后铁，铜，镍均要小于100PPM；除铁比率=除铁前铁含量（PPM） -出铁后铁含量（PPM）
电子秤的稳定性：用20Kg砝码每天校准一次。
锂电池PPT课件
，是可充电池的第五代产品，解决了锂离子电池难以解决的
安全性的关键，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比
均优于锂离子电池。是国际绿色能源的前沿和高新技术，项
目成本低，技术含量高，目前只有美国、日本和以色列等少
数国家的几个公司在生产。 .
4
电池的分类：
一次电池（干电 池）
电
铅酸电池
池
镉镍电池 液 态 锂 离 子
二次电池（充电电 镍氢电池 电池
池或蓄电池）
锂离子
电池
聚合物态锂离
子电池
另外还有燃料电池、太阳.能电池等等
5
常见可充电电池性能比较
电池体系
组成
负极 电解液
正极
环保性能
电池 电压 （V）
能量密度 Wh/kg Wh/L
充电循 自放电
环
率
锂离子电 池
碳
LiPF6
LiMn2O4 或
LiCoO2
绿色环保
3.6
有些体系可快速充放电，工作温度范围宽，厚度小，能做得更薄， 重量轻，容量大。
缺点：电池成本较高，有些材料不能大电流放电，需要保护线路控 制（过充保护、过放保护）。
.
14
记忆效应：是针对镍镉电池而言的。
理由：由于传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它 们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时 形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作 为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上 。同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应， 使电池的容量变得更低。
1、锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二次电池
18650锂电池知识全解析（下）
18650锂电池知识全解析（下）海智美新能源2018-03-20五、18650锂电池的充放电按工业标准来说，对于锂电池，一般标称的容量是最小容量，这个容量是一批电池中，在25度室温条件下，先以cc/cv0.5c充满，并静置一段时间后(一般是12小时)。
以0.2c电流恒流放电放电至3.0v(也有标准是2.75V，不过影响不大，3v到2.75v下降的很快没多少容量的)，所放出的容量值，由于一批电池肯定有个体差异，实际放出容量最低的那个电池的容量值。
也就是是说，这一批任何一个电池实际容量都应该大于或等于标称容量。
1、18650锂电池的充电过程有些充电器使用廉价的方案实现的，在控制精度上不够好，容易造成电池充电异常，甚至损坏电池。
选购充电器的时候尽量选择大品牌的18650锂离子电池充电器，质量和售后有保证，延长电池的使用寿命。
品牌保障的18650锂离子电池充电器拥有四重保护：短路保护、过流保护、过压保护、电池反接保护功能等。
过充电保护：当充电器对锂离子电池过充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状态。
为此，保护器件需监测电池电压，当其到达电池过充电压时，即激活过充电保护功能，中止充电。
过放电保护：为了防止锂离子电池的过放电状态，当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时，即激活过放电保护，中止放电，并将电池保持在低静态电流的待机模式。
过电流及短路保护：当锂离子电池的放电电流过大或短路情况产生时，保护器件将激活过电流保护功能。
锂电池充电控制是分为两个阶段的，第一阶段是恒流充电，在电池电压低于4.2V时，充电器会以恒定电流充电。
第二阶段是恒压充电阶段，当电池电压达到4.2V时，由于锂电池特性，如果电压再高，就会损坏，充电器会将电压固定在4.2V，充电电流会逐步减小，当电流减小到一定值时（一般是1/10设置电流时），切断充电电路，充电完成指示灯亮，充电完成。
锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。
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影响锂离子电池安全性 的内部因素(1)
• 材料:
– – – – 正极材料: LiCoO2的热稳定性及其与电解 液反应活性 负极材料的稳定性及配比 电解液的组成 隔膜的选择
材料体系影响整个电池的过充和热稳定性
影响锂离子电池安全性 的内部因素(2)
• 电池结构
– 结构设计的合理性
• 工艺
– 电池制作的过程控制: 极片毛刺, 极粉脱落, 卷绕对位. – 不良电池的筛选 内短路: 微短路, 结构性内短路
3.2 3 0 100 200 300 400 500 600 700
锂电池安全性
• 由于能量密度较高, 锂电较容易发生安全 性事故. • 在使用锂电过程中, 除要求电芯本身要安 全可靠外, 成品电池要有保护线路板.
国际上有关锂电池爆炸的报道
2004年全球共有一百二十万电池和电池组被招回 年全球共有一百二十万电池和电池组被招回
微短路和内短路电芯的筛除
• 自放电严重的电芯有安全隐患
• 半荷电电芯, 正常情况下, 开路电压大约1个月
压降为15-20mV, 2 个月的压降为25-35mV, 半年压降为50-60mV.
• 通过严格存储条件, 可把有微短路和内短路隐患的 电芯筛除.
如何防范电池出现安全问题(2)
• 针对外短路, 过充，和热稳定性主要从电 池的材料体系来解决
影响锂离子电池安全性 的外部因素
• 过充电(电压) • 外短路 • 过温: 150度 30 分钟 以上几种情况均有可能导致电池发生 安全性事故
பைடு நூலகம்
如何防范电池出现安全问题(1)
• 针对电池的内短路主要从以下几个方面 解决
– – – – 电池结构设计优化 在关键工序使用自动化设备和改善工夹具 通过严格存储条件筛除微短路和内短路电芯 同时材料体系的稳定性也有助于安全性的改 善.
微短路
• 主要由正负极片上微粉或凸点刺穿隔膜, 引起 电芯内部短路造成. • 轻微的将造成自放电率高 • 严重的将造成电池爆炸
极粉刺穿隔膜造成电池爆炸
极粉内短路
• 内层负极片掉粉刺穿隔膜, 造成电芯鼓胀
电芯内部短路
• 主要由于电芯极耳过长, 与极片或与壳体 接触造成短路. • 或极耳压迫卷芯, 导致正负极短路. • 引起电芯发烫, 严重时会导致爆炸.
不同倍率电池放电性能
4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 0 100 200 300 400 500 600 700
1C放电 0.5C放电 0.2C放电
不同倍率放电容量相近
不同温度下的电池放电特性
4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4
1C at 55oC 1C at 25oC 0.5C at -20oC
锂离子电池的工作原理 及安全性
20110930
目录
• 锂离子电池的工作原理及组成 • 锂离子电池的性能及测试
• 影响锂离子电池安全性的因素 • 改善电池安全性的措施和方法
18650 电池示意图
安全阀 隔膜 负极 电解液 正极
锂离子电池的工作原理
Li+ + 6C + e
LiC6
LiMO2
MO2 + Li+ + e
• 选择安全性和稳定性较好的正负极材料 • 对比表面较大的材料采取二次处理的方式, 以 降低正负极材料的反应活性. • 其好处是明显的
电解液的添加剂
• 改善电池的稳定性: 提高电池的循环性和 存储性 • 改善电池的过充安全性 • 提高电芯的高，低温性能.
小结
• 锂离子电池是高能量, 长寿命的移动能源. 但有 一定安全隐患. • 评价锂离子电池优主要从三个方面:安全性, 稳 定性, 和体积容量. , . • 锂离子电池性能取决与材料, 设计和工艺控制 • 锂离子电池的安全性问题是一个综合性问题,要 从电池材料体系，结构设计和工艺控制等方面 着手解决.
锂电制作的一般流程
配浆 涂布 辊压
化成
注液
装配
检测
出货
如何评价锂离子电池
• 安全性: 短路, 过充, 热冲击 • 稳定性: 循环和存储 • 容量: 电池的重量能量比和体积能量比
锂离子电池的测试
• 安全性: 外短路, 针刺, 过充, 热冲击. • 稳定性: 循环500 次和存储性能. • 电化学性能: 容量, 不同倍率电流放电性 能，高低温放电等. • 可靠性测试: 振动, 撞击, 跌落, 挤压.
– 正负极材料的的选择和处理 – 电解液组成及添加剂 提高电池本身稳定性和安全性.
过充安全性
• 主要与电芯正极材料有关. LiCoO2 在 >4.2V 时, 结构不稳定并放出氧气. • 同时电解液在>4.2V 时分解, 与LiCoO2反 应产生大量热. • 导致电芯内压急剧升高发生爆炸.
正负极材料的选择和二次处理