18650鋰電池參數(shù)關(guān)鍵有哪些?
18650鋰電池參數(shù)關(guān)鍵有常規(guī)物理參數(shù),化學(xué)性能參數(shù),隔膜性能參數(shù)、穿刺強(qiáng)度等關(guān)鍵詞數(shù),由于18650鋰電池是一個使用非常廣泛的尺寸形狀鋰電池,所以這些18650鋰電池參數(shù)基本是標(biāo)準(zhǔn)化的。其具體參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下:
1、18650鋰離子電池常規(guī)物理參數(shù)
類型密封圓柱型,可充鋰離子電池
型號-ICR18650
標(biāo)稱電壓–3.6V
重量–-約45g
充電電壓–4.200±0.049V
最小放電終止電壓–-2.75V
最大充電終止電壓–-4.23V
最大持續(xù)充電電流–-1500mA
最大持續(xù)放電電流–3000mA
尺寸(包括熱縮外套)
直徑:d–18.0±0.2mm
高度:h-65.0±0.5mm
最小容量-2000mAh
最高容量-3400mAh
內(nèi)阻(20℃±5℃,完全充電后測量)–小于80mQ
充電條件20℃±5℃)
標(biāo)準(zhǔn)充電1000mA至4.2V,4.2V恒壓至電流小于20mA
快速充電–1500mA至4.2V,4.2V恒壓至電流小于20mA
使用環(huán)境(建議)
儲存-溫度(15-35℃)
相對濕度(45-75%)
大氣壓力(86-106kPa)
放電20至60℃
標(biāo)準(zhǔn)充電0至45℃
相對濕度<93%
大氣壓力86至106kPa
標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境(除非另外要求)
溫度20℃±5℃
相對濕度45±20%
2、18650鋰離子電池常規(guī)化學(xué)性能參數(shù)(電性能)要求
(1)外觀結(jié)構(gòu),目測無破裂、劃痕、變形、污跡、電解液泄露。
(2)標(biāo)準(zhǔn)測試條:假如沒有特殊要求測試應(yīng)在20±5℃(溫度)、65±20%(濕度)條件下進(jìn)行。測試中所使用的電流表和電壓表的精度等級≤0.5
(3)標(biāo)準(zhǔn)充電
指在20±5℃,65±5%RH環(huán)境下,以0.5ItmA電流充電至單體電池電壓4.2V后,轉(zhuǎn)為恒壓4.2V充電,至充電電流小于20mA,停止充電。
(4)快速充電
指在20±5℃,65±5%RH環(huán)境下,以1500mA電流恒流充電至單體電池電壓4.2V后,轉(zhuǎn)為恒壓4.2V充電,至充電電流小于20mA,停止充電。
(5)額定容量
指在20±5℃,65±5%H環(huán)境下,充電前電池以0.5mA恒流放電至終止電壓2.75V;標(biāo)準(zhǔn)充電后擱置15分鐘;以0.2ItmA放電至2.75V時的放電容量。要求放電容量:≥100%C5mAh。
(6)快速放電容量
指在20±5℃,65±5%H環(huán)境下,充電前電池以0.5ImA恒流放電至終止電壓2.75V;標(biāo)準(zhǔn)充電后擱置15分鐘;以0.2ImA放電至2.75V時的放電容量。要求放電容量:≥90%C5mAh
(7)循環(huán)壽命
按標(biāo)準(zhǔn)放電的要求對電池進(jìn)行放電后擱置15分鐘。在20±5℃,65±5%RH環(huán)境下,按快速充電要求充電后擱置15分鐘,以1500mA的電流進(jìn)行放電,至電池端電壓達(dá)到終止電壓2.75V。循環(huán)充放電,當(dāng)任一次循環(huán)的放電容量小于80%CsmAh,壽命終止。循環(huán)次數(shù)要求大于或等于300
(8)-20℃放電性能
電池應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)充電方式充電;電池應(yīng)在-20℃±2℃的環(huán)境溫度下擱置16h~24h;電池應(yīng)在-20℃±2℃的環(huán)境溫度下以0.2ImA恒流放電至終止電壓2.75V;放電容量≥60%C5mAh
3、18650鋰離子電池隔膜性能參數(shù)
影響18650鋰離子電池隔膜性能的因素有:厚度、透氣率、浸潤度、化學(xué)穩(wěn)定性、孔徑、穿刺強(qiáng)度、熱關(guān)閉溫度、孔隙率。這些因素好壞直接影響鋰離子電池產(chǎn)品的好壞。下面來看看這些18650鋰離子電池隔膜的性能參數(shù)要求吧。
(1)厚度
關(guān)于消耗型鋰離子電池(手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)中使用的電池),25微米的隔膜逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)。然而,由于人們對便攜式產(chǎn)品的使用的日益上升,更薄的隔膜,比如說20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜開始大范圍的應(yīng)用。
關(guān)于動力鋰電池來說,由于裝配過程的機(jī)械要求,往往要更厚的隔膜,當(dāng)然關(guān)于動力用大電池,安全性也是非常重要的,而厚一些的隔膜往往同時意味著更好的安全性,EV/HEV使用的是厚度為40微米左右的隔膜。
(2)透氣率
MacMullin數(shù):含電解液的隔膜的電阻率和電解液本身的電阻率之間的比值。此數(shù)值越小越好,消耗型18650鋰離子電池的這個數(shù)值為接近8。
Gurley數(shù):一定體積的氣體,在一定壓力條件下通過一定面積的隔膜所要的時間。與隔膜裝配的電池的內(nèi)阻成正比,即該數(shù)值越大,則內(nèi)阻越大。
單純比較兩種不同隔膜的Gurley數(shù)是沒有意義的,因?yàn)榭赡軆煞N隔膜的微觀結(jié)構(gòu)完全不相同;但同一種隔膜的Gurley數(shù)的大小能很好的反應(yīng)出內(nèi)阻的大小,因?yàn)橥环N隔膜相對來說微觀結(jié)構(gòu)是相同的或可比較的。
(3)浸潤度
為保證電池的內(nèi)阻不是太大,要求隔膜是能夠被電池所用電解液完全浸潤,這與隔膜材料本身和隔膜的表面及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)。
粗略判斷:取典型電解液(如EC:DMC=1:1,1MLiPF),滴在隔膜表面,看是否液滴會迅速消失被隔膜吸收。
精確判斷:用超高時間分辨的攝像機(jī)記錄從液滴接觸隔膜到液滴消失的過程,計算時間,通過時間的長短來比較兩種隔膜的浸潤度。
(4)18650鋰離子電池隔膜的化學(xué)穩(wěn)定性
要求隔膜在電化學(xué)反應(yīng)中是惰性的,且對強(qiáng)還原、強(qiáng)氧化不活潑,機(jī)械強(qiáng)度不衰減,不出現(xiàn)雜質(zhì)。一般認(rèn)為,目前隔膜用材料PE或PP可滿足化學(xué)惰性要求。
(5)18650鋰離子電池隔膜的孔徑
防止電極顆粒直接通過隔膜,要求隔膜孔徑為0.01-0.1um,小于0.01um時,鋰離子穿透能力太小,大于0.1um時,電池內(nèi)部枝晶生成時電池易短路。
目前所使用的電極顆粒一般在10微米的量級,而所使用的導(dǎo)電添加劑則在10納米的量級,不過很幸運(yùn)的是一般碳黑顆粒傾向于團(tuán)聚形成大顆粒。一般來說,亞微米孔徑的隔膜足以阻止電極顆粒的直接通過,當(dāng)然也不排除有些電極表面處理不好,粉塵較多導(dǎo)致的一些諸如微短路等情況。
(6)18650鋰離子電池隔膜的穿刺強(qiáng)度
穿刺強(qiáng)度:在一定的速度(每分鐘3-5米)下,讓一個沒有銳邊緣的直徑為1mm的針刺向環(huán)狀固定的隔膜,為穿透隔膜所施加在針上的最大力。
由于測試的時候所用的方法和實(shí)際電池中的情況有很大的差別,直接比較兩種隔膜的穿刺強(qiáng)度不是特別合理,但在微結(jié)構(gòu)一定的情況下,相對來說穿刺強(qiáng)度高的,其裝配不良率低。但單純追求高穿刺強(qiáng)度,必然導(dǎo)致隔膜的其他性能下降。
(7)熱穩(wěn)定性
隔膜要在電池使用的溫度范圍內(nèi)(-20℃~60℃)保持熱穩(wěn)定。一般來說目前隔膜使用的PE或PP材料均可以滿足上述要求。
通常,真空條件下,90℃恒溫60分鐘,隔膜橫向縱向收縮應(yīng)小于5%。
(8)18650鋰離子電池隔膜的熱關(guān)閉溫度
熱關(guān)閉溫度:將模擬電池(兩平面電極中間夾一隔膜,使用通用鋰離子電池用電解液)加熱,當(dāng)內(nèi)阻提高三個數(shù)量級時的溫度。
閉孔溫度:外部短路或非正常大電流通過時出現(xiàn)的熱量使隔膜微孔閉塞時的溫度。
熔融破裂溫度:將隔膜加熱,當(dāng)溫度超過試樣熔點(diǎn)使試樣發(fā)生破裂時的溫度。
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