知識(shí)科普，什么是18650電芯？

2024-01-30 1507

18650電芯，以其精確的18650毫米標(biāo)準(zhǔn)尺寸和經(jīng)典圓柱形外觀，在眾多電芯類(lèi)型中脫穎而出。這種電芯因其成熟的生產(chǎn)工藝和可靠的性能，已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子設(shè)備之中。

作為新能源技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，18650電芯不僅提升了能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體效率，也推動(dòng)了便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。接下來(lái)，讓我們一起探索18650電芯的特點(diǎn)和它在日新月異的能源世界中的應(yīng)用前景。

18650電芯是一種廣泛使用的可充電圓柱形鋰離子電池。這種電池因其尺寸特征而得名，即直徑大約為18毫米，長(zhǎng)度大約為65毫米，最后的“0”表示它是圓柱形的。

18650電芯因其較高的能量密度、長(zhǎng)壽命和穩(wěn)定的放電特性，在眾多領(lǐng)域中備受青睞。

發(fā)展歷史

1991年：索尼公司商業(yè)化首個(gè)鋰離子電池，這標(biāo)志著現(xiàn)代可充電電池時(shí)代的開(kāi)始。

1996年：Panasonic（松下）公司推出了首個(gè)18650電芯，這一規(guī)格成為后來(lái)鋰離子電池市場(chǎng)的主流。

2006年：特斯拉汽車(chē)發(fā)布了其首款電動(dòng)汽車(chē)Roadster，采用了數(shù)千個(gè)18650電芯組成的大容量電池組。

2010年：特斯拉推出了Model S，使用更大容量的18650電芯組成的電池組，實(shí)現(xiàn)了更長(zhǎng)的續(xù)航里程。

2013年：宣布由Panasonic和特斯拉合作建立Gigafactory，專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)18650電芯以滿(mǎn)足特斯拉電動(dòng)汽車(chē)的需求。

2015年：LG化學(xué)和三星SDI等廠商開(kāi)始推出更高容量的18650電芯，提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程和更高的能量密度。

2017年：宣布特斯拉將與Panasonic合作開(kāi)發(fā)更大容量的21700電芯，并在Model 3中首次使用。

2018年：特斯拉宣布將在中國(guó)上海建立自己的Gigafactory，生產(chǎn)18650電芯和21700電芯以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

2020年：隨著電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)和可再生能源的普及，18650電芯繼續(xù)在電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和便攜式電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。

2021年：一些電池制造商開(kāi)始推出更高容量、更高能量密度的18650電芯，以滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的需求，并提升電池性能。

材料體系

18650電芯作為圓柱型鋰離子電池中的主流形式，材料體系十分豐富，鋰電池的材料體系主要涉及正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜。以下是這些主要部分所采用的材料體系：

正極材料

鋰鈷氧化物（LiCoO2）：早期鋰離子電池廣泛使用的材料，提供較高的能量密度，但成本較高且熱穩(wěn)定性較差。

鋰鎳錳鈷氧化物（LiNiMnCoO2，簡(jiǎn)稱(chēng)NMC）：平衡了能量密度、成本和安全性，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)和便攜式電子設(shè)備。

鋰鎳鈷鋁氧化物（LiNiCoAlO2，簡(jiǎn)稱(chēng)NCA）：提供高能量密度，常用于要求高性能的應(yīng)用場(chǎng)合，如某些型號(hào)的電動(dòng)汽車(chē)。

鋰鐵磷（LiFePO4，簡(jiǎn)稱(chēng)LFP）：具有良好的熱穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命，但能量密度相對(duì)較低，適用于對(duì)安全性要求高的應(yīng)用。

鋰錳氧化物（LiMn2O4，簡(jiǎn)稱(chēng)LMO）：具有較好的功率特性和熱穩(wěn)定性，但循環(huán)壽命較短。

負(fù)極材料

石墨：最常用的負(fù)極材料，因其穩(wěn)定性好、成本低廉而被廣泛采用。

硬碳：比石墨具有更高的第一次效率和更好的功率特性，常用于特殊應(yīng)用。

鋰鈦氧化物（Li4Ti5O12，簡(jiǎn)稱(chēng)LTO）：提供極佳的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，但能量密度較低。

電解液：

電解液

是由鋰鹽（如六氟磷酸鋰LiPF6）溶解在一個(gè)或多個(gè)有機(jī)溶劑中（例如EC：乙炭酸酯，DEC：二乙炭酸酯，DMC：二甲炭酸酯等）。

隔膜

主要由聚烯烴材料制成，如聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE），它們以多層或單層的形式存在，用于隔絕正負(fù)極，同時(shí)允許鋰離子通過(guò)。

這些不同的材料體系影響著18650電芯的性能，包括能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性和成本。不同應(yīng)用對(duì)這些參數(shù)的要求也不同，因此在設(shè)計(jì)電芯時(shí)需要權(quán)衡考慮各種因素以滿(mǎn)足特定的需求。隨著技術(shù)的發(fā)展，新的材料和化合物正在研究中，以進(jìn)一步提高電芯的性能和安全性。

應(yīng)用領(lǐng)域

電動(dòng)工具

18650電芯被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具，如電動(dòng)鉆、電動(dòng)螺絲刀、電動(dòng)鋸等。其高能量密度和較高的放電功率使得電動(dòng)工具可以提供持久的使用時(shí)間和高效的工作性能。

便攜式電子設(shè)備

18650電芯廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備，如筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)充電寶等。其相對(duì)較大的容量和可充電特性使得這些設(shè)備可以提供持久的使用時(shí)間，并且可以通過(guò)充電進(jìn)行再次使用。

儲(chǔ)能系統(tǒng)

隨著可再生能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能系統(tǒng)成為了關(guān)鍵的組成部分。18650電芯被廣泛用于儲(chǔ)能系統(tǒng)中，用于儲(chǔ)存太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源的電能，以供日間或非風(fēng)光時(shí)段使用。

消費(fèi)電子產(chǎn)品

18650電芯也應(yīng)用于其他消費(fèi)電子產(chǎn)品，如手持式游戲機(jī)、電子煙、無(wú)人機(jī)等。其高能量密度和可重復(fù)充電的特性使得這些產(chǎn)品可以提供持久的使用時(shí)間和穩(wěn)定的性能。

總結(jié)：

18650電芯目前在鋰電市場(chǎng)仍是一種占有率極高的類(lèi)型，無(wú)論是新能源汽車(chē)，還是儲(chǔ)能等其他新興領(lǐng)域以及發(fā)揮著重要作用。

科技在進(jìn)步，可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)18650電芯將進(jìn)一步優(yōu)化和創(chuàng)新，作為經(jīng)典圓柱型典型短時(shí)間內(nèi)不會(huì)被市場(chǎng)淘汰。然而更高的能量密度和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命是其主要發(fā)展方向。這將為便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)工具和電動(dòng)車(chē)輛等領(lǐng)域帶來(lái)更持久的電力供應(yīng)，并推動(dòng)新能源領(lǐng)域的發(fā)展。