18650圓柱鋰電芯的內部結構以及特點介紹

18650圓柱鋰電芯的內部結構

18650圓柱鋰離子電池電芯重要由金屬外殼、正極、負極、薄膜和電解質五部分組成，它們各司其職，以確保正常充放電。詳細結構如下：

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。

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

電解質溶液：以磷酸鐵鋰為例，分為溶質和溶劑，溶質：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。當電池內部溫度異常，安全閥開啟排除內部氣體，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、負極片。當電池內部溫度過高時隔膜會融化，杜絕電池爆炸的可能性。當電池內部溫度達到130℃，隔膜的網狀孔將閉合，阻止鋰離子通過升高內阻，以達到阻止電芯內部溫度繼續升高的用途。

圓柱鋰電芯的特點

圓柱鋰電芯，尤其18650，由于其自身結構特點，也由于其型號的標準化，圓柱電芯生產的自動化水平，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，成品率相應得到提高。

1）如前面所述，單體一致性較好；

2）單體自身力學性能好，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度；

3）技術成熟，成本低，但同時，成本優化的空間也已經消耗的差不多；

4）單體能量小，發生事故時，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，電池系統的圓柱單體數量都很大，這就使得電池系統復雜度大增，無論機構還是管理系統，相關于其他兩類電池，系統級別的成本圓柱電池偏高；

2）在溫度環境不均勻條件下，大量電芯特性異化的概率上升，當然，特斯拉之所以在設計之初選擇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，反而是它強大電控系統的研發動力。

3）能量密度的上升空間已經很小，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，只有死磕材料，公認是一條難走的路。

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