知识科普,什么是18650电芯?

2024-01-30 202

18650电芯,以其精确的18650毫米标准尺寸和经典圆柱形外观,在众多电芯类型中脱颖而出。这种电芯因其成熟的生产工艺和可靠的性能,已广泛应用于各类电子设备之中。

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作为新能源技术的关键组成部分,18650电芯不仅提升了能源存储系统的整体效率,也推动了便携式电子产品和电动汽车等行业的创新发展。接下来,让我们一起探索18650电芯的特点和它在日新月异的能源世界中的应用前景。

18650电芯是一种广泛使用的可充电圆柱形锂离子电池。这种电池因其尺寸特征而得名,即直径大约为18毫米,长度大约为65毫米,最后的“0”表示它是圆柱形的。

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18650电芯因其较高的能量密度、长寿命和稳定的放电特性,在众多领域中备受青睐。

发展历史

1991年:索尼公司商业化首个锂离子电池,这标志着现代可充电电池时代的开始。

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1996年:Panasonic(松下)公司推出了首个18650电芯,这一规格成为后来锂离子电池市场的主流。

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2006年:特斯拉汽车发布了其首款电动汽车Roadster,采用了数千个18650电芯组成的大容量电池组。

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2010年:特斯拉推出了Model S,使用更大容量的18650电芯组成的电池组,实现了更长的续航里程。

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2013年:宣布由Panasonic和特斯拉合作建立Gigafactory,专门生产18650电芯以满足特斯拉电动汽车的需求。

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2015年:LG化学和三星SDI等厂商开始推出更高容量的18650电芯,提供更长的续航里程和更高的能量密度。

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2017年:宣布特斯拉将与Panasonic合作开发更大容量的21700电芯,并在Model 3中首次使用。

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2018年:特斯拉宣布将在中国上海建立自己的Gigafactory,生产18650电芯和21700电芯以满足市场需求。

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2020年:随着电动汽车市场的快速增长和可再生能源的普及,18650电芯继续在电动汽车、储能系统和便携式电子设备中得到广泛应用。

2021年:一些电池制造商开始推出更高容量、更高能量密度的18650电芯,以满足不断增长的需求,并提升电池性能。

材料体系

18650电芯作为圆柱型锂离子电池中的主流形式,材料体系十分丰富,锂电池的材料体系主要涉及正极材料、负极材料、电解液和隔膜。以下是这些主要部分所采用的材料体系:

正极材料

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锂钴氧化物(LiCoO2):早期锂离子电池广泛使用的材料,提供较高的能量密度,但成本较高且热稳定性较差。

锂镍锰钴氧化物(LiNiMnCoO2,简称NMC):平衡了能量密度、成本和安全性,被广泛应用于电动汽车和便携式电子设备。

锂镍钴铝氧化物(LiNiCoAlO2,简称NCA):提供高能量密度,常用于要求高性能的应用场合,如某些型号的电动汽车。

锂铁磷(LiFePO4,简称LFP):具有良好的热稳定性和长寿命,但能量密度相对较低,适用于对安全性要求高的应用。

锂锰氧化物(LiMn2O4,简称LMO):具有较好的功率特性和热稳定性,但循环寿命较短。

负极材料

石墨:最常用的负极材料,因其稳定性好、成本低廉而被广泛采用。

硬碳:比石墨具有更高的第一次效率和更好的功率特性,常用于特殊应用。

锂钛氧化物(Li4Ti5O12,简称LTO):提供极佳的循环稳定性和安全性,但能量密度较低。

电解液:

电解液

是由锂盐(如六氟磷酸锂LiPF6)溶解在一个或多个有机溶剂中(例如EC:乙炭酸酯,DEC:二乙炭酸酯,DMC:二甲炭酸酯等)。

隔膜

主要由聚烯烃材料制成,如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE),它们以多层或单层的形式存在,用于隔绝正负极,同时允许锂离子通过。

这些不同的材料体系影响着18650电芯的性能,包括能量密度、功率密度、循环寿命、安全性和成本。不同应用对这些参数的要求也不同,因此在设计电芯时需要权衡考虑各种因素以满足特定的需求。随着技术的发展,新的材料和化合物正在研究中,以进一步提高电芯的性能和安全性。

应用领域

电动工具

18650电芯被广泛应用于电动工具,如电动钻、电动螺丝刀、电动锯等。其高能量密度和较高的放电功率使得电动工具可以提供持久的使用时间和高效的工作性能。

 

便携式电子设备

18650电芯广泛应用于便携式电子设备,如笔记本电脑、平板电脑、手机充电宝等。其相对较大的容量和可充电特性使得这些设备可以提供持久的使用时间,并且可以通过充电进行再次使用。

 

储能系统

随着可再生能源的快速发展,储能系统成为了关键的组成部分。18650电芯被广泛用于储能系统中,用于储存太阳能和风能等可再生能源的电能,以供日间或非风光时段使用。

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消费电子产品

18650电芯也应用于其他消费电子产品,如手持式游戏机、电子烟、无人机等。其高能量密度和可重复充电的特性使得这些产品可以提供持久的使用时间和稳定的性能。

 

总结:

18650电芯目前在锂电市场仍是一种占有率极高的类型,无论是新能源汽车,还是储能等其他新兴领域以及发挥着重要作用。

科技在进步,可以预见未来18650电芯将进一步优化和创新,作为经典圆柱型典型短时间内不会被市场淘汰。然而更高的能量密度和更长的循环寿命是其主要发展方向。这将为便携式电子设备、电动工具和电动车辆等领域带来更持久的电力供应,并推动新能源领域的发展。