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18650圆柱锂电芯的内部结构,18650圆柱锂电芯的优点以及缺点是什么?
18650圆柱锂电芯的内部结构,18650圆柱锂电芯的优点以及缺点是什么?
  • 发布时间:2019-12-25 16:33

18650圆柱锂电芯的内部结构,18650圆柱锂电芯的优点以及缺点是什么?

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圆柱18560锂电池单体主要由正极,负极,隔膜,正极负极集电极,安全阀,过流保护装置,绝缘件和壳体共同组成。壳体,早期钢壳较多,当前以铝壳为主。每个厂家的设计并不相同,根据对安全性要求的不同,价格要去不同,可以进行定制。
 
18650圆柱锂电芯的内部结构
18650圆柱锂电池电芯主要由金属外壳、正极、负极、薄膜和电解质五部分组成,它们各司其职,以确保正常充放电。详细结构如下:
正极:18650圆柱锂电池电芯的正极材料一般为磷酸铁锂、氧化钴锂等。每种正极材料的不同,将直接影响18650锂电池的特性以及成本。
 
负极:18650圆柱锂电池电芯的负极材料有锡基负极材料、纳米级负极材料、碳负极材料等,在电池中,负极材料是起氧化作用的。相对电位较低。
 
电解质溶液:以磷酸铁锂为例,分为溶质和溶剂,溶质:常采用锂盐,如高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂。溶剂:锂离子电池常采用有机溶剂,如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。
 
安全阀:是18650圆柱锂电池电芯最为重要的防爆屏障。当电池内部温度异常,安全阀开启排除内部气体,避免压力过高造成爆炸。
 
防爆线:又名排气孔或者防爆孔。当压力过载时,因防爆孔薄于壳体其余地方,气体便防爆孔处泄气,从而达到避免电芯整体爆炸的危险。
 
隔膜:隔膜的用途是隔离电芯正、负极片。当电池内部温度过高时隔膜会融化,杜绝电池爆炸的可能性。当电池内部温度达到130℃,隔膜的网状孔将闭合,阻止锂离子通过升高内阻,以达到阻止电芯内部温度继续升高的作用。
 
圆柱锂电芯的特点
圆柱锂电芯,尤其18650,由于其自身结构特点,也由于其型号的标准化,圆柱电芯生产的自动化水平,在3种主要电芯形式中为最高。这就使得高度一致性成为可能,成品率相应得到提高。
1)如前面所述,单体一致性较好;
2)单体自身力学性能好,与方形和软包电池相比,封闭的圆柱体,近似尺寸下,可以获得最高的弯曲强度;
3)技术成熟,成本低,但同时,成本优化的空间也已经消耗的差不多;
4)单体能量小,发生事故时,形式易于控制,但这一点也正在成为它被取代的理由。
 
圆柱锂电芯的缺点
1)在电动汽车这个语境中,电池系统的圆柱单体数量都很大,这就使得电池系统复杂度大增,无论机构还是管理系统,相对于其他两类电池,系统级别的成本圆柱电池偏高;
2)在温度环境不均匀条件下,大量电芯特性异化的概率上升,当然,特斯拉之所以在设计之初选择18650,相信只是个无奈之选,因为10年前,能够大批量生产的合格动力电池,只有圆柱电池。而电池的安全和热管理需求,反而是它强大电控系统的研发动力。
3)能量密度的上升空间已经很小,2016年的新闻,超威把单体容量做到4050mAh,电芯比能量306Wh/kg,此后没有看到更高的记录。在既定空间内,只有死磕材料,公认是一条难走的路。
 
以上就是18650圆柱锂电芯的内部结构和特点,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。
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