18650圓柱鋰電芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及特點介紹

18650圓柱鋰電芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

18650圓柱鋰離子電池電芯重要由金屬外殼、正極、負(fù)極、薄膜和電解質(zhì)五部分組成，它們各司其職，以確保正常充放電。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下：

正極：18650圓柱鋰離子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鋰離子電池的特性以及成本。

負(fù)極：18650圓柱鋰離子電池電芯的負(fù)極材料有錫基負(fù)極材料、納米級負(fù)極材料、碳負(fù)極材料等，在電池中，負(fù)極材料是起氧化用途的。相對電位較低。

電解質(zhì)溶液：以磷酸鐵鋰為例，分為溶質(zhì)和溶劑，溶質(zhì)：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(jī)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圓柱鋰離子電池電芯最為重要的防爆屏障。當(dāng)電池內(nèi)部溫度異常，安全閥開啟排除內(nèi)部氣體，防止壓力過高造成爆炸。

防爆線：又名排氣孔或者防爆孔。當(dāng)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(dá)到防止電芯整體爆炸的危險。

隔膜：隔膜的用途是隔離電芯正、負(fù)極片。當(dāng)電池內(nèi)部溫度過高時隔膜會融化，杜絕電池爆炸的可能性。當(dāng)電池內(nèi)部溫度達(dá)到130℃，隔膜的網(wǎng)狀孔將閉合，阻止鋰離子通過升高內(nèi)阻，以達(dá)到阻止電芯內(nèi)部溫度繼續(xù)升高的用途。

圓柱鋰電芯的特點

圓柱鋰電芯，尤其18650，由于其自身結(jié)構(gòu)特點，也由于其型號的標(biāo)準(zhǔn)化，圓柱電芯生產(chǎn)的自動化水平，在3種重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(yīng)得到提高。

1）如前面所述，單體一致性較好；

2）單體自身力學(xué)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(qiáng)度；

3）技術(shù)成熟，成本低，但同時，成本優(yōu)化的空間也已經(jīng)消耗的差不多；

4）單體能量小，發(fā)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(tǒng)的圓柱單體數(shù)量都很大，這就使得電池系統(tǒng)復(fù)雜度大增，無論機(jī)構(gòu)還是管理系統(tǒng)，相關(guān)于其他兩類電池，系統(tǒng)級別的成本圓柱電池偏高；

2）在溫度環(huán)境不均勻條件下，大量電芯特性異化的概率上升，當(dāng)然，特斯拉之所以在設(shè)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(chǎn)的合格動力鋰電池，只有圓柱電池。而電池的安全和熱管理需求，反而是它強(qiáng)大電控系統(tǒng)的研發(fā)動力。

3）能量密度的上升空間已經(jīng)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(nèi)，只有死磕材料，公認(rèn)是一條難走的路。