18650锂电池生产工艺设计
18650锂电池生产工艺设计2

18650锂电芯诞生全过程揭秘(图)2014-12-01 10:47:42来源:充电头导读: 18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。
18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域。
OFweek锂电网讯:锂电池是目前数码领域使用最多的电池。
其最突出的优点是能量密度高,适用于非常注重体积、便携的数码产品。
同时,相对于以往的干电池,锂离子电池可以循环利用,在环保方面也有优势。
锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子。
但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同。
负极中的锂离子化学势能高,正极中的锂离子化学势能低。
锂离子放电时,负极中存储的锂离子释放出来,被正极所吸收。
由于负极中锂离子的化学势能高于正极,这部分势能差就以电能的形式释放出来。
充电过程则是上述过程的逆转,将正极中的锂离子释放到负极中。
由于这种锂离子在正负极中的来回迁移,锂离子电池又被称为摇椅电池。
18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。
18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域,这类封装的好处是规格统一,方便自动化、规模化生产,具有机械强度高、耐冲击性强、良品率高等特点;此外还有Prismatic方形软包封装,常见于手机和平板电脑,这类封装最直接的好处是轻薄,体积小,便携。
在笔记本电脑时代,18650电芯还只是数码产品的幕后英雄。
随着智能手机和平板等智能设备的普及,移动电源成为了人们出行必不可少的装备,18650也得以开始从幕后走向前台,被大众所熟知。
18650流程与控制点

隔膜与负极覆盖差
三、装配车间工序简介-卷绕
5、卷绕方向极片覆盖差(外层负极超正极料长、内层负极超正极料长) 检测方式:每2H每台卷绕机抽检3PCS电芯解剖,分别用目镜和直尺测量两 种覆盖差尺寸。 不良影响:可能造成负极片未包住正极片,在电芯充电过程中,使正极脱 出的锂离子无法找到对应的石墨嵌入,造成电芯中有游离的锂离子在负极 上堆积产生枝晶,枝晶刺穿隔膜造成内部短路而产生安全隐患
18650流程及其控制点
三部品质王银城
一
18650锂电池生产流程
二
制片车间工序简介
三
装配车间工序简介
四
检测车间工序简介
五
电池生产过程中的关键控制点
一、18650锂电池生产流程
制片
投料 正极匀浆 正极涂布 正极碾压 正极分切
投料 负极匀浆 负极涂布 负极碾压 负极分切
装配
烘烤 卷绕 装载 入壳 点底焊 滚槽 注液
粉尘测试仪
1.注意检测粒径的选择; 2.测试的位置; 3.测试值为稳定后显示值; 4.测试的日常保养维护,及充电 的周期;
三、装配车间工序简介-卷绕
3、裁切毛刺异常 工艺要求:极片≤8μm;极耳毛刺≤12um; 检测方式:每班次每台机首检随机抽取1PCS电芯解剖,按《毛刺检测
作业指导书》检测正、负极片前后端及正、负极耳裁切毛刺。 不良影响:极片或极耳毛刺超出NG工艺要求可能导致毛刺OK 刺穿隔膜,使
①不良标贴的位置及外漏长度; ②分切的宽度; ③极片分切毛刺≤8μm; ④掉料露箔:依制程检验标准; ⑤边缘卷极片波浪严重; ⑥环境粉尘、环境温湿度:见 〈环境控制工艺标准〉。
三、装配车间工序简介
三部A线装配流程
极片烘烤
卷绕
18650型三元锂离子电池的制备

18650型三元锂离子电池的制备一、原材料的选取三元锂离子电池的主要材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。
在制备18650型三元锂离子电池时,首先需要选取适合的原材料。
正极材料通常采用镍基的化合物,如钴酸锂、镍酸锂等。
而负极材料一般选用石墨或石墨烯等材料。
电解液通常由碳酸酯类溶剂、锂盐和添加剂组成,用于提供离子传输的通道。
隔膜则用于隔离正负极,防止短路。
二、正负极材料的制备正极材料的制备一般采用固相法或溶胶-凝胶法。
在固相法中,首先需要选择适当比例的钴酸锂、镍酸锂等化合物,并将其与导电剂、粘合剂等混合均匀,然后在高温下进行煅烧处理,最终得到正极材料粉末。
而在溶胶-凝胶法中,则是将金属离子和有机物相结合,形成胶体溶液,经过溶胶-凝胶处理后,再进行煅烧得到正极材料。
制备好的正极材料粉末需进行成型、压片处理,形成正极片。
三、电解液的制备电解液是三元锂离子电池中重要的组成部分,其主要成分包括碳酸酯类溶剂、锂盐和添加剂。
碳酸酯类溶剂通常选择丙烯酸酯、碳酸二甲酯等。
锂盐则采用六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等。
添加剂通常包括稳定剂、导电剂、抑制剂等,用于提高电解液的性能和稳定性。
四、三元锂离子电池的装配18650型三元锂离子电池的装配过程包括正负极片的组装、电解液注入、封口等步骤。
首先将正负极片与隔膜层进行层叠组装,然后注入电解液,并在密封的环境下进行封口处理,最终得到成品电池。
五、18650型三元锂离子电池的性能测试完成电池制备后,需要对其进行性能测试,以验证电池的电压特性、循环寿命、安全性等指标。
包括恒流充放电测试、循环寿命测试、高温安全性测试等。
只有通过严格的测试,并保证每个环节的制备工艺和管理,才能生产出稳定性能的18650型三元锂。
18650型三元锂离子电池的制备

18650型三元锂离子电池的制备18650型三元锂离子电池是一种常用的电池,具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点。
下面我们将介绍18650型三元锂离子电池的制备过程。
18650型三元锂离子电池的制备一般包括材料制备、电池制备和电池测试三个步骤。
首先是材料制备。
18650型三元锂离子电池的主要材料包括正极材料、负极材料和电解液。
正极材料通常采用锂镍钴锰酸(NCM)材料,其制备过程主要包括材料的混合、烧结和球磨等步骤。
首先将镍、钴和锰的化合物混合均匀,然后将混合物在高温下烧结,形成结晶体。
接下来,将烧结体球磨成粉末,得到细小的颗粒。
负极材料一般采用石墨材料,其制备方法相对简单。
首先将天然石墨破碎成小块,然后在高温和惰性气体的条件下烧结成固体块,最后将固体块球磨成粉末。
电解液一般采用碳酸二甲酯(DMC)、乙二醇二甲醚(EDM)和氟乙酸锂(LiPF6)等组成的溶液。
可以通过将这些物质按一定比例混合,加热搅拌溶解,得到需要的电解液。
电极涂布是将正极材料和负极材料分别涂布到铜箔和铝箔上,形成阳极和阴极。
首先将正极材料浆料涂布在铜箔上,然后通过刮刀或压花机进行压实和均匀涂布。
类似地,负极材料浆料也涂布在铝箔上。
成型是将涂布好的阳极和阴极通过滚压机进行成型,使其具有一定的形状和尺寸。
装配是将正极、负极和隔膜层叠放置在一起,形成电芯。
封装是将电芯放入金属壳体中,并封住端口,形成最终的电池。
最后是电池测试。
制备好的18650型三元锂离子电池需要进行严格的测试,包括静态性能测试和动态性能测试等。
静态性能测试主要包括容量测试、电压测试、内阻测试等;动态性能测试主要包括循环寿命测试、快充性能测试、高温性能测试等。
通过这些测试,可以评估电池的性能和品质,确保制备出的18650型三元锂离子电池具有稳定的性能和良好的使用寿命。
制备18650型三元锂离子电池需要经过材料制备、电池制备和电池测试三个步骤。
通过优化每个步骤的工艺和控制条件,可以制备出性能稳定、品质可靠的18650型三元锂离子电池。
18650型三元锂离子电池的制备

18650型三元锂离子电池的制备18650型三元锂离子电池是一种常见的充电式电池,具有高能量密度、长寿命、高循环稳定性和低自放电率等优点,因此广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等领域。
制备一颗18650型三元锂离子电池需要经过多个步骤,包括电池背板的制备、正负极材料的涂覆、堆叠、压实和封装等。
制备电池背板。
电池背板由铝箔或铜箔制成,用于将正负极片固定在一起并传导电流。
将铝箔或铜箔切割成适当的尺寸,并经过表面处理,去除氧化层,使其能与正负极材料良好接触。
准备正负极材料。
正极材料通常采用锂镍锰钴氧化物(NCM)或锂镍钴铝氧化物(NCA),负极材料采用石墨。
正负极材料需要经过混合、烘干和研磨等工艺步骤,以获得均匀的粉末。
然后,正负极材料的涂覆。
将正极材料和负极材料分别分散在适当的溶剂中,形成浆料。
然后使用涂覆机将浆料均匀地涂覆在电池背板上,形成正负极片。
正负极片需要经过烘干和压榨等工艺步骤,以去除残余溶剂和增强电极的结构稳定性。
紧接着,正负极片的堆叠。
将正负极片交错堆叠,并使用隔膜隔离,形成正负极片交错的层叠结构。
隔膜通常采用聚乙烯隔膜,具有良好的离子传导性能和保护性能。
然后,正负极片的压实。
采用压榨机将正负极片堆叠后的电池芯进行压实,增强正负极片与隔膜之间的接触,提高电池的电导率。
压实后,将电池芯进一步经过加热和冷却等步骤,以提高电池的结构稳定性和循环性能。
进行电池封装。
将压实后的电池芯放入金属外壳中,并用密封垫圈将电池芯与外壳隔离,防止电池泄漏。
然后,将电池外壳密封,形成完整的18650型三元锂离子电池。
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。
18650型三元锂离子电池的制备

18650型三元锂离子电池的制备18650型三元锂离子电池是一种常用的锂离子电池,具有高能量密度、长寿命、高功率输出等特点,广泛应用于便携式电子产品和电动汽车等领域。
下面将介绍18650型三元锂离子电池的制备方法。
制备18650型三元锂离子电池需要准备正极材料、负极材料、电解液和电池壳等原材料。
正极材料一般采用锂镍酸钴(LiNiCoO2)、锂镍锰酸(LiNiMnCoO2)或锂铁磷酸(LiFePO4)。
正极材料的制备过程主要包括材料混合、烧结和粉碎等步骤。
将正极材料的原料按照一定比例混合,并加入粘结剂和导电剂,形成均匀的混合物。
然后,将混合物进行烧结,使其形成致密的电极片。
将烧结好的电极片经过粉碎处理,得到一定粒度的正极材料。
负极材料一般采用石墨。
负极材料的制备过程主要包括原料磨碎、混合和烘干等步骤。
将石墨原料进行磨碎,使其细腻均匀。
然后,将磨碎好的石墨和粘结剂进行混合,形成均匀的混合物。
将混合物进行烘干,去除其中的水分,得到一定粒度的负极材料。
电解液一般由锂盐和有机溶剂组成。
电解液的制备过程主要包括溶解锂盐和有机溶剂、过滤和离心等步骤。
将锂盐加入有机溶剂中,并进行充分搅拌,使锂盐溶解。
然后,将溶解好的电解液进行过滤,去除其中的杂质。
将过滤好的电解液进行离心处理,去除其中的气泡和悬浮物,得到清澈的电解液。
电池壳一般采用金属材料制成,如铝合金或不锈钢。
电池壳的制备过程主要包括模具设计、材料切割、成型和焊接等步骤。
根据电池的尺寸和形状设计模具,并选择合适的材料进行切割。
然后,将切割好的材料放入模具中,经过一定的成型和焊接工艺,制成电池壳。
将准备好的正极材料、负极材料和电解液填充到电池壳中,组装成电池的正负极。
然后,将正负极分别与电池引线连接,并进行密封和保护,完成18650型三元锂离子电池的制备。
制备18650型三元锂离子电池需要保证材料的纯度和制备过程的严密性,以确保电池的性能和安全性。
还需要进行质量检测和性能测试,以确保电池的质量符合要求。
18650型三元锂离子电池的制备

18650型三元锂离子电池的制备三元锂离子电池是一种高性能、高能量密度的电池,在电动汽车、手机、笔记本电脑等领域得到广泛应用。
而在制备三元锂离子电池中,18650型的电池是一种常见的规格。
本文将介绍18650型三元锂离子电池的制备过程。
制备18650型三元锂离子电池需要准备一系列的原材料和设备。
原材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等。
正极材料通常采用锂镍钴锰氧化物,负极材料采用石墨或硅负极材料,电解液为碳酸酯类溶液,隔膜为聚丙烯薄膜。
设备方面需要有涂布机、滚压机、套筒机、包装机等。
首先正极材料和负极材料需要进行制备。
正极材料一般是以锂镍钴锰氧化物为基础,通过混合、搅拌、煅烧等多道工艺制备而成。
而负极材料一般采用石墨或硅负极材料,同样需要经过多道工艺进行制备。
这两种材料的制备需要保证材料的纯度和颗粒的均匀性,以确保电池的性能和循环寿命。
接下来是正负极材料的涂布。
将正极材料和负极材料分别通过涂布机进行涂布到铝箔和铜箔的基片上,然后通过滚压机进行加工,使得正负极材料与金属基片紧密结合,并且具有一定的厚度和密度,以提高电极的电导率和电化学性能。
然后是电解液的制备。
电解液一般由碳酸酯类溶液组成,其中包含了锂盐和一定的添加剂,以提高电池的安全性和循环寿命。
电解液的制备需要控制好溶液的浓度和纯度,以及添加剂的用量,确保电解液具有良好的电导率和稳定性。
随后是电池的组装。
将涂布好的正负极片与隔膜层一起堆叠,然后通过套筒机进行辊压,形成电芯的结构。
需要将电芯与导电片、绝缘片和外壳等组件进行装配,形成一个完整的电池结构。
在组装过程中需要保证各个组件之间的接触良好,并且要防止电池内部短路和泄漏等问题的发生。
最后是电池的充放电和测试。
经过组装的电池需要进行充放电循环和容量检测等测试,以验证电池的性能和安全性。
同时也需要进行外观检查和电池包装等工艺,确保电池的质量和外观符合要求。
制备18650型三元锂离子电池是一个复杂的工艺过程,需要对各种原材料和设备有着深入的了解和掌握,同时需要严格的工艺控制和品质管理,以确保电池具有良好的性能和安全性。
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18650锂电芯诞生全过程揭秘(图)2014-12-01 10:47:42来源:充电头导读:18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。
18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域。
OFweek锂电网讯:锂电池是目前数码领域使用最多的电池。
其最突出的优点是能量密度高,适用于非常注重体积、便携的数码产品。
同时,相对于以往的干电池,锂离子电池可以循环利用,在环保方面也有优势。
锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子。
但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同。
负极中的锂离子化学势能高,正极中的锂离子化学势能低。
锂离子放电时,负极中存储的锂离子释放出来,被正极所吸收。
由于负极中锂离子的化学势能高于正极,这部分势能差就以电能的形式释放出来。
充电过程则是上述过程的逆转,将正极中的锂离子释放到负极中。
由于这种锂离子在正负极中的来回迁移,锂离子电池又被称为摇椅电池。
18650是目前最常见的锂电封装方式,无论是当下最流行的三元材料,还是国家力推的磷酸铁锂,以及尚未普及的钛酸锂,均有18650的规格。
18650型电芯,采用Cylindrical圆柱形封装方式,这种电芯直径18mm,长度65mm,广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域,这类封装的好处是规格统一,方便自动化、规模化生产,具有机械强度高、耐冲击性强、良品率高等特点;此外还有Prismatic方形软包封装,常见于手机和平板电脑,这类封装最直接的好处是轻薄,体积小,便携。
在笔记本电脑时代,18650电芯还只是数码产品的幕后英雄。
随着智能手机和平板等智能设备的普及,移动电源成为了人们出行必不可少的装备,18650也得以开始从幕后走向前台,被大众所熟知。
那么,看似简单的18650电芯是如何诞生?它有什么秘密呢?接下来,让我们一起去探索它的诞生过程。
近日笔者有幸进入东莞一家电芯厂拜访学习,将从涂布、组装、测试三方面图文并茂,为大家介绍18650电芯的诞生过程。
电芯的生产过程一:涂布进入生产车间之前,需要戴上口罩和鞋套,避免吸入粉尘和产生静电。
首先从涂布工艺了解起,这道工序中可以看到大卷的铜箔(黄色)和铝箔(银色)。
铝箔,是用来涂布镍钴锰NCM三元材料;反之,铜箔是用来涂布负极活性材料石墨;其中白色的为隔膜。
全球锂电池隔膜主要被Asahi、Celgard、SK、toray、W-SCOP等厂商占据,这些国外企业把持了近70%的市场份额。
而中国隔膜企业所占的市场份额约30%,锂电池隔膜自主国产化正在不断突破。
电芯的容量,是根据这些配方的调配比例面积得来。
一整卷涂布完成的正负极材料宽约126mm,接下来还需要裁剪成宽度约18mm的7小卷,每卷都会均匀分成若干段,每一段代表一颗电芯所需的用料。
据电芯厂工程师徐工介绍,目前三元正极材料每吨售价为12万元,每吨材料可以用于生产5万只电芯;当前电芯产能日均50万只,需要用到10吨三元正极材料,光这一项开支每日就需要60万元。
自动化的机器将每段打上镍带和绝缘耐高温的麦拉片(Mylar),下一步进行5个级别的称重,分别是偏重、A1、A2、A3、偏轻。
这个跟CPU晶圆挑选一样,同一批切割工艺,也会出现不同体质,根据不同体质再分出对应容量,配对出货。
电芯的生产过程二:组装这家电芯厂分为三栋楼,其中一栋三层是生产线,另外两栋是办公室和宿舍。
生产线一楼涂布、二楼组装、三楼测试。
参观完一楼后,进入二楼的组装环节。
分类好的正极和负极,将在这里完成全自动卷包,白色的材质是隔膜。
电芯这样还不能正常工作,需要加入电解液作为媒介,让正负极发生化学反应,锂离子才能够在正负极之间迁移,产生电荷离子输出能量锂电池才能进行充放电。
自动化卷包好后直接滚落在了流水线上,进入下一个组装步骤装入钢壳。
钢壳是一体冲压成型,厚度不足1mm,因此对钢材强度质量要求很高,这家电芯厂选用的是进口韩钢材料。
这一步将负极极耳与钢壳底部通过点焊的方式连接。
该厂采用了日系Miyachi激光点焊机,确保了点焊精度和产品质量。
点焊机无法焊接钢壳底部,组装小妹的手中有一个铜钉,先从预留的小洞插入底部,然后放入点焊机,咔嚓一下,负极就打好镍带与钢壳底部连接好了。
电解液在密封箱充满惰性气体氩气的手套箱中内注入,密封箱手套内氧气浓度必须低于10ppm(接近无氧真空环境),防止电极氧化。
电解液氩气通过循环净化装置输入密封箱,装置里头有催化剂和还原剂氢气,通过氢氧反应生成水可以把氧气除去。
同时,装置中的干燥剂吸收水分,保证箱内气氛的干燥。
注入电解液后的电芯,已经通过激光焊接将盖帽与钢壳连为一体。
一排排整齐有序的堆放着,整装待发。
一只新的电芯就这样诞生了。
每一只电芯都需要穿上按容量分类的“新衣服”PVC套管。
不同的容量对应了不同的PVC封套,这里我们看到了绿、蓝、粉等多个色,丰富的外观颜色增添了电芯时尚感。
电芯的生产过程三:首次充电和测试电芯在注入电解液后,实际上还没有存上电,而且此时正负极表面的状态也没有达到稳定,必须通过首次充电才能够正常使用,这种首次充电称之为“化成”。
首次充电时需要充入额外的电量,用来在电极表面产生保护膜,这层保护膜正是锂离子电池低自放电的奥秘所在。
同时,保护膜的性质也影响电池的性能和寿命。
因此,化成工艺十分重要。
化成采用分容柜完成。
电芯是化学品,为了保障使用安全和寿命,在出厂前需要做好配对按盒分装,每盒200只。
确保三个一致性:容量一致、内阻一致、电压一致。
如此方能正常出厂,否则把被打入冷宫,沦为B级、C级电芯。
第一个测试,容量。
为了确保容量测试的准确性,该厂采购了行业领先的贝尔全自动分容柜,满足每日上万只的分容需求。
新诞生的电芯,需要做5个循环老化测试,把不能工作或者容量有偏差的挑选出来。
依据国家标准GB/T18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》,按照0.2C充放电测试。
以合适的电流充电至4.20V截止(高压版本需要充到4.30V或4.35V),静置一段时间(15min以上)使电池温度接近室温且电池内极化基本消散。
测试采用0.2C放电至2.75V终止电压,达到所标注的容量,才算合格。
这里的C是一个倍率单位,以2600mAh电芯放电为例,0.2C则为520mA放电。
第二个测试,内阻。
现在电芯厂都配有内阻自动筛选机器,可流水线筛选。
18650三元材料,内阻在70毫欧以内,都算合格品;低于30毫欧的算是特挑极品了。
如果是磷酸铁锂或者钛酸锂,内阻能做到20毫欧以内。
第三个测试,电压。
同一装箱里面的电芯电压3.7V±0.05,方便多节并联或者串联使用下,整箱抽出使用。
每一箱的电芯都做过三个一致性配对,因此不推荐跨箱使用,这也是国际上通用的方法。
除了一致性测试,每一个批次的电芯还需要抽查完成撞击、震动、穿刺等数十项破坏性测试,杜绝隐患,确保每一个批次品质最佳。
在此次工厂拜访学习即将结束时,为了能近距离的了解电芯的安全结构,笔者将剖析一支全新的18650电芯,一探内部究竟。
18650电芯在内部硬件设计有两重保护,分别是CID(Current Interrupt Device)泄压安全阀和PTC(Positive Temperature Coefficient)热敏电阻。
其中安全阀是每一颗18650电芯的标配,也是最重要的一道防爆屏障,没有之一。
CID和PTC的工作原理:当电芯内部温度异常,由于过充电、短路等原因产生大量气体,气压升高到1.0-1.2Mpa 时,安全阀上的碗型铝片会向上弹起,与下面的铝片脱离接触,使电路立即断开,若是压力继续上升,安全阀将破裂,开启排除内部气体使内部压力释放出来,避免压力过高造成爆炸。
而Prismatic方形软包封装的电芯,内部气压升高时,最常见的是“怀孕”鼓包现象。
其次PTC热敏电阻,当电池输入输出电流过高时,PTC会发热升温,当温度达到预设值时,PTC电阻会突然增大,切断外界电流输入电芯或阻止电芯内部电流输出,让电芯停止工作。
除了以上两者外,电池还有不为人知的第三道防线——隔膜。
当电池升温到160摄氏度以上时,隔膜中的微孔会闭合,使正负极被物理隔离,电池自然不会再输出电流。
既然18650电芯本身是如此安全,为何移动电源起火事故依然不算罕见呢?奥秘就在移动电源本身。
移动电源的外壳等组件往往常用到塑料。
塑料本身是易燃物,遇到高温可以自燃。
合格移动电源的USB输出有短路保护,所以当输出被短路时不会有大电流通过。
但是移动电源内部还有从18650到电路板的镍片或者导线等连接。
若是这部分不幸短路了,那么输出短路保护是完全无能为力的。
而18650电芯本身的PTC只是在电池本身过热之前能够切断电池的电流,由于电池的热容量很可观,升温没有那么快,或许在导线、镍片都烧红的情况下,电池还没有热到切断输出。
这样烧红的镍片和外壳的塑料接触,发生火灾也就在所难免了。
合格的移动电源往往对18650到电路板的导体进行多重绝缘,且所用的绝缘体是耐高温300度的高温聚酰亚胺胶带(麦拉片)和阻燃的青稞纸。
同时这段导体有适当的固定设计,防止机械冲击下导体移动或变形。
从而最大限度的保证短路不会发生。
但是山寨移动电源就随意的多,要么没有绝缘,要么就是绝缘不充分。
特别是18650头部,由于此处有裸露的负极和绝缘外皮包裹的负极。
同时正极镍片也经过这里,若是不额外增加绝缘保护,正极镍片边缘一旦划破外皮,就会立即造成短路。
而山寨移动电源往往内部电池固定不好,电池晃来晃去,镍片也弯来弯去的,这种概率更大了。
到此,一只18650电芯的诞生过程介绍完毕,随着工厂门口等待装箱的货车,他们将运往全国各地。
即将开启一段新的奇幻之旅,化作充电宝来到你的手中。