18650是指什么？18650电芯有哪些优缺点呢？
来源：宝鄂实业
2019-06-28 14:48
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对于用18650电芯做为新能源电动汽车电池的技术路线，大家可能首先把目光转向特斯拉。特斯拉在进行电动汽车电池开发时，测试了很多种类的电池，但最后把目标锁定在18650电池，那么究竟18650电芯有哪些优缺点？
18650其实是指电池的外形规格，是日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准电池型号，其中18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池。18650电池原指镍氢电池和锂离子电池，由于镍氢电池现在比较少用，所以现在多指锂离子电池。18650锂离子电池单节标称电压一般为3.6V 或3.7V；最小放电终止电压一般为2.5～2.75V。常见容量为1200～3300mAh。
18650电池是最早、最成熟、最稳定的锂离子电池，广泛应用在电子产品中。相比之下，层叠式锂离子电池远远没有成熟，常见的有方形电池、软包电池，甚至连尺寸、大小、极耳位置等都不统一，电池厂商所具备的生产工艺也不能满足条件，大多数以人为控制为主，电池的一致性达不到18650电池的水准。如果电池的一致性达不到要求，大量电池串、并联形成的电池组的管理也将不能让每个电池的性能更好地发挥，而18650电芯可以解决这一问题。
总结来说，18650电池的单体容量小，所需的单体数量会很多(Model S有7104只)，但是一致性很好；层叠式电池的容量可以做得较大(20 Ah到60 Ah)，单体数量可以降低，但是一致性差。相比之下，现阶段很难投入大量的人力物力与电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺。因此，在研发Roadster和Model S的时候，Tesla的唯一选择是从市场上去购买电池，自行开发电池系统。开发一套管理6000多节单体一致性很好的电池系统与开发一套200多节一致性很差的电池系统，相比之下，前者的技术难度应该更低一些。即使单体电池数目增多，但是如果这些电池的性能是可靠的，管理起来还是容易一些。
对比另一款很成功的纯电动汽车，日产的LEAF，它采用的是层叠式锂离子电池。这是因为日产与NEC合作多年，在电池技术方面积累很深厚，在品质控制方面有相当的功力。LEAF的电池来自AESC--日产与NEC的合资公司。层叠式电池的厚度薄、表面大，均热、散热能力都不错，因此日产LEAF很大胆地采用了被动式热管理系统(其实就是不管理！)，由空气的自然对流将热量带走。
关于能量密度
谈到能量密度，就必须区分单体电池的能量密度与电池组的能量密度。
就单体电池的能量密度来看，18650电池要高于层叠式锂离子电池。日产LEAF所用的33 Ah锂离子电池的能量密度是157 Wh/kg，GM Volt所用的层叠式电池的能量密度约为150 Wh/kg；而Roadster所用的18650电池的能量密度约为211 Wh/kg。但是，18650电池的管理系统更加复杂，由此额外增加的重量会使得电池组的能量密度远低于单体的能量密度。Roadster的电池组重量是450 kg，能量密度是118 Wh/kg，而LEAF电池组的重量是225 kg，能量密度是107 Wh/kg。在电池组层次，两者的能量密度已经不相上下。
关于安全性
前面提到层叠式锂离子电池的各种优点，但它也有一些缺点。由于层叠式锂离子电池一般是采用铝塑膜封装的，而铝塑膜的厚度薄，机械强度差，在汽车发生碰撞等极端情况下，铝塑膜很容易发生破损导致安全事故产生。这也就解释了为什么日产要在4个单体组成的电池模块外面再加一个铝壳。
18650电池一般是钢壳，安全性更好；而且前面也提到随着18650电池生产工艺水平的的不断提高，安全性也在不断提高。
关于成本
18650锂离子电池具有容量大、寿命长、安全性能高等特点，又因为体积小，重量轻，使用方便，深受消费者的青睐。随着人们对18650电池技术研究的不断加深，使得电池的一致性、安全性都达到了非常高的水准。作为最早的锂离子电池，18650电池也是目前世界上最成熟、最稳定的电池组合，至今仍然占据领先位置。我国每年生产18650电池约几十亿节，远远超出其他材料的电池。
而Tesla采用18650电池，就可以利用日本松下等厂商之前的生产线进行生产。在消费类电子产品所用18650电池竞争日趋激烈的情况下，松下等厂商与Tesla合作升级产品，将原有的生产线改良后用于生产动力电池。工业生产有一个规模效应，当生产产品的规模达到一个量级之后，成本会大大降低。一辆新能源汽车就需要成千上万节18650电池，因此单体的采购成本可控。
锂离子电池发生事故80%是因短路而起，短路后引起电池起火、爆炸事故频现报端动力锂电池安全问题再次被推至舆论的风口浪尖。短路之所以会引致更严重后果与“热失控”现象有关。
电池材料的热稳定性一直是动力锂电池安全性的重要因素和负极材料相比正极材料能量密度和功率密度低其与电解液的热反应也被认为是电池热失控发展的主要诱因。因此寻找热稳定性较好的正极材料成为动力锂电池的关键。
从本质上而言，“热失控”是一个能量正反馈循环过程：升高的温度会导致系统变热，系统变热升高温度，这又反过来又让系统变得更热。热失控是很常见的现象，从混凝土养护到恒星爆炸，都有可能会出现热失控。
锂离子电池出现热失控的原因有如下几种：
1、经常过充。
2、未经授权改装外壳。
3、环境温度超过60°C。
4、隔离锂离子电池负极和正极的隔膜出现的撕裂会导致短路，而短路往往又会引起热崩溃。
参与“热失控”反应的是锂电池中的氧化钴化学物。 加热这种化学物达到一定温度，它就开始自发热，然后发展成起火和爆炸。在某些情况下，这种有机电解液释放压力会导致电池破裂。如果暴露在高温环境下，或者是遇到火花，它也有可能会燃烧。
热失控发生的概率与锂电池基数有关，中日韩三国锂电池产量都是逐年增长的，特别是在应用较广的手机/笔记本电脑领域，电池事故发生好象更多一些。2006年到2011年间多家大型电子企业都发生过相关事件，自进入2012年之后，小型电子产品中发生较少，但是在大型应用，比如飞机上的事故却常见报道，这说明了以下现象。
热失控现象及其强度与锂电池的大小、配置和电池单元的数量有关。小型锂电池组只有几个锂电池单元，所以热失控从有问题的电池单元传播到其他单元的机会相对较低。而波音787巨大的电池组就是另外一回事了：它们装在密封的金属盒里，不能排放余热，当一个电池单元热到足以点燃电解质时，其余的电池单元就会迅速跟进。
电池充电时，金属锂的表面沉积非常容易聚结成枝杈状锂枝晶，从而刺穿隔膜，造成正负极直接短路。而且，金属锂非常活泼，可直接和电解液反应放热，其熔点又很低，即使表面金属锂枝晶没有刺穿隔膜，只要温度稍高，金属锂就会溶解，从而引发短路。材料发生氧化还原热反应的温度越高，表明其氧化能力越弱，正极材料的氧化能力越强，发生反应就越剧烈，也越容易引发安全事故。
无论大小锂电池组都需要定期保养以延长其寿命，所有的锂离子电池组通常都应该每36个月左右就更换一次。而且，每当电量降到20％的时候，你就应该对它进行充电，过度放电会损坏锂电池，从而增加“热失控”及其他事故的可能性。
锂电池的优点
锂离子电池是近10年高技术研究的最重要成果之一，代表着化学电源发展的最先进水平。由于这一新体系兼具高比能量、长循环寿命以及环境友好等显著优势，现已成为各类先进便携式电子产品的主要配套电源，在移动场合具有绝对的优势，目前锂离子电池的全球年需求量已达13亿只，拥有每年270亿美元的销售额，毫无疑问是充电电池市场的主导者之一。随着锂离子电池新材料的研发、电池制作技术的创新以及众多科研机构和企业的参与，锂离子电池的性能正日益提高，电池成本日益降低，电池的安全性能也得到极大提高，锂离子电池在电动汽车领域正逐步显示出应用优势。日本富士经济认为，锂离子电池将在2011年开始逐步取代镍氢电池，锂离子电池作为未来的主流技术路线不容置疑。随着纳米钛酸锂、纳米磷酸铁锂等新材料的开发与应用，锂离子电池将成为清洁交通、光伏储能等一系列重大高技术应用的理想选择，目前中国国家电网公司正在积极开展10MW级锂离子电池储能系统的试验项目，这将引发相关制造设备和厂房的新一轮投资，同时，众多新进入锂离子动力电池及材料的厂商将使相关领域的技术竞争更趋激烈，大容量锂离子电池储能电站将此基础上逐渐兴起。
优势1：轻！通常情况下，铅酸电池组重量在16-30公斤，体积较大；而锂电池重量一般在2.5-3.0公斤，体积相对较小，所以骑行轻便、搬运也方便。
优势2：寿命长！锂电池平均寿命大概是4年左右，大约是铅酸电池的2倍，而且如果原来能跑50公里的话，用两年后还能跑40公里，铅酸电池能跑30公里就已经够逆天了。
优势3：更好用！锂电池耐过充/耐充放电性能好，正常温度下，锂电池可以连续充电48小时不会出现电池膨胀漏液破裂等事故，容量保持在95%以上。并且在专用充电器下，可以进行快速充放电，抗震性也强。
所以，我的结论是电动车上用锂电池好，特斯拉和小牛电动车等用的都是18650锂电池组。但铅酸电池仍会在普通电动车上活上几年，别忘了铅酸电池的技术也在提高呢。
小结
可以说，采用18650电池作为新能源电动汽车的动力之源，在现阶段是最优的选择。随着电池技术工艺的成熟，同时也会出现更多新型的电池应用在新能源电动汽车上。
