18650锂电池容量不达标会影响用户体验吗?

2019-06-14      551 次浏览

18650锂电池容量是该型号电池最重要的性能参数,也是决定电池价格的根本要素,厂家可以设计不同容量的18650锂电池,这由原材料与工艺所决定。


18650锂电池容量是许多工业用户和消费者个人所关心的,这是因为,18650锂电池容量越大,则使用时间越长,可以为用户提供更长时间的供电,但在同一体系下,18650锂电池容量高会带来价格高的负面作用,所以,容量和价格平衡非常重要。


目前,国内可以见到的18650电池芯主要有国外的三洋、松下、三星、LG等,国内的深圳比克相对优势更大一些,此外还有天津力神等。


在上述电池生产厂家中,18650锂电池容量分布在1000mAh到3000mAh之间,但技术比较成熟的一般是在1800mAh到2600mAh之间,这是因为,18650锂电池容量太低,会影响电池有效工作时间,在适用性上存在问题。而18650锂电池容量太高,则成本上升较大,而且,非特殊领域过高容量的18650锂电池意义也不是很大。


在电池体积已经固定的情况下,提高18650锂电池容量的方法主要是多塞活性物质以及提高活性物质的克比容量。18650锂电池容量提升是一个历史过程,从上世纪90年代的600mAh一直发展到目前的3000mAh。在提高18650锂电池容量的过程中,日系企业做出了杰出的贡献。


18650锂电池容量是厂家的主要卖点,此外,相同容量的18650锂电池电芯品牌也是影响价格的因素,一般来说,进口品牌比同类型的国产品牌价格高,前面说了,决定18650锂电池容量的主要因素还有原材料结构,因而从正极来看,采用钴酸锂、锰酸锂和三元材料、磷酸铁锂的价格会有差异。


因为容量对价格的主导作用,市面上的18650锂电池容量会存在虚标现象,比如,把容量为2200mAh的18650锂电池容量标为2600mAh,这是欺骗消费者的行为,容量不达标往往由人工养料造成所以,用户要认准正宗厂家的牌子。


18650锂电池容量是否达标不但影响用户体验,从长期来看,对生产厂家也是考验,消费者购买电池时,没必要纠结于国外原装电池,因为国内封装厂也会采用进口锂电池,其18650锂电池容量并无不同,重要的是这些18650锂电池容量是真实的。


电池的滥用


即使锂离子电池在如前所述的制造集成过程中都完美无瑕,在用户实际使用的工况中,也难以避免滥用的情况。充放电制度(过充过放),环境温度(热箱),其他滥用(针刺,挤压,内短路)等,加上新国标增加的环境湿度(海水浸泡)都是因为滥用问题而造成安全性问题的原因。过充会造成正极活性材料晶体塌陷,锂离子脱嵌通道受阻,从而使内阻急剧升高,产生大量焦耳热,同时也会使负极活性材料嵌锂能力降低而产生锂支晶造成短路的后果。环境温度过热会造成锂离子电池内部一系列链式化学反应,包括隔膜的熔解,正/负极活性材料与电解质的反应,正极/SEI膜/溶剂分解,嵌锂负极与粘结剂的反应等。针刺/挤压都是在局部造成内短路,和内短路一样在短路区聚集大量热而造成热失控的后果。以上研究已经很多,本文不再一一赘述。


总结


动力电池的安全性能决定了锂离子电池在动力领域的市场和未来,影响动力电池安全性能的因素贯穿了一个动力电池从电芯选材到使用终结的生命周期的始终,因此原因复杂多样层次丰富。材料本身的本征轨道能量,晶体结构和性状决定了一个电芯的本征安全性能;电芯的制造过程中每一个工艺环节精益求精的程度,自动化程度和化成条件设置决定了其循环性能和安全性能,影响其嵌锂稳定性和热稳定性;电池集成中关于BMS和安全性方面的设计可以切实地保障电池的安全性,电池的制造和使用工况不可能始终处于理想状态,出现制造误差和滥用工况是无论如何也难以避免的,在这个现实条件下,对电池发生热失控的各种预案设计就显得尤其重要。通过对特斯拉公司公开的专利的学习让我们可以借鉴到从电芯到电池系统阻止热量传递防止热失控的链式扩散的方法;使用冷却喷淋系统,安全阀门内部等设施消耗高热量以消减热失控产生的影响;通过对载体的加固设计让热失控发生后对人身伤害程度降到最低值。总之,锂离子动力电池的安全性问题研究任重而道远,唯有理论结合实际不断创新,才能迎来在高能量/高功率应用领域真正意义上的辉煌。


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