关于32650锂电池的安全方面的解析

32650锂电池简介

锂电池26650，现在首要用来代替传统的镍铬、镍氢电池，用于矿灯、手电筒、电动工具、玩具、仪器仪表、ups后背电源、通讯设备、医疗设备以及军工灯等领域。

其类型的定义法则为：26650型，即指电池的直径为26mm，长度为65mm，圆柱体型的电池。一般用于称呼锂电池，包括锂一次电池和锂离子蓄电池。常见的有用镍钴锰正极资料、磷酸铁锂资料做成的锂电池——INR26650-3.6V-4500mAh、IFR26650-3.2V-3200mAh。

26650锂电池的优势

26650锂电池，现在首要用来代替传统的镍铬、镍氢电池，用于矿灯、手电筒、电动工具、玩具、仪器仪表、ups后背电源、通讯设备、医疗设备以及军工灯等领域。其优势，相关于镍铬、镍氢电池而言，首要表现在以下几个方面：

1、能量密度高，自放电率低

26650锂电池的容量是平等质量的镍氢电池的1.5--2倍，一同，国内的26650锂电池内阻小于60mΩ，极大的降低了电池的自耗电，在延伸运用时间的一同可以延伸电池的运用寿数。

2、充放电功用安稳

26650锂电池没有回想效应，遇热不分解，安全功用高，寿数循环长。

3、电压高

26650锂电池电压一般都在3.6、3.7V以上，远高于镍铬、镍氢电池。

4、可以串联或许并联运用组合成18650锂电池组

5、环保无污染

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26650锂电池充放电原理及进程

26650锂电池之所以可以进行充电放电，是随其正极上的活性锂离子运动而进行的。即：对电池进行充电时，锂电池正极上有活性锂离子生成，运动到负极，嵌入到负极的层状结构傍边。负极的资料系统是石墨，是呈层状结构的碳，它有许多微孔，当锂离子运动到负极时，就会嵌入微孔傍边，嵌入微孔的锂离子越多，充电容量越高。

相同道理，当电池放电时，嵌入在负极碳层中的锂离子脱出，运动到正极，回到正极的锂离子越多，放电容量就越高。而咱们一般所指的26650锂电池的容量巨细，便是指放电容量。

圆柱形32650锂电池的安全性分析

动力锂离子电池一般来说是指可以通过大电流放电给设备、器械、车辆等供应动力的锂离子电池。动力锂离子电池具有比能量高、大电流充放电、循环寿数长等特征，现已取得广泛运用。动力锂离子电池根据正极资料的不同分为三元、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等类型；根据外形的不同分为方型电池（prismaTIc），圆柱型电池（cylindrical）等。为前进续航路程，动力锂离子电池通过串并联组合后的能量一般较大，容量从几安时到几百安时不等，电压从十几伏到几百伏不等。跟着携带能量的前进，电池潜在风险性也随之增大。因而怎样前进动力电池的安全性成为电动轿车继续发展的重要条件。在动力锂电池的发展进程中，一贯存在着两个发展方向。一个方向是大单体电池，通过少数并联组合；一个方向是小单体电池，通过大量并联组合。韩国LG，国内BYD为代表的企业走的是大方型路途；美国A123，国内沃特玛为代表的企业走的是小型圆柱路途。这两条路途现在没有结论，不同的动力电池厂家根据自己的了解挑选不同的工艺路途。但是在面对安全性这一目标方面，两种工艺路途的效果不同是非常大的。本文从动力电池结构、功用方面，特别是安全性方面进行对比分析，来论述小型圆柱电池在运用于电动轿车等方面的安全优势。

电池结构、功用对比分析

圆柱形电池和方型电池是现在业界两大干流方向。圆柱型电池的底子结构如图1所示。正负极之间由隔膜分开，通过卷绕构成卷芯。一般正负极极片焊接有正负极极耳并分别通过两边引出。极耳焊接于正极和负极外壳。电解液加注于壳体内。图2为方型电池结构。方型电池的结构分叠片结构和卷绕结构。叠片式方型锂离子电池由n片正极片和n+1片负极片叠片组成电池芯胞，正负极片之间用隔膜隔开，分别在正、负极片的一侧预留有正、负极耳区，叠成芯胞时正、负极耳分别从芯胞两边对称伸出。方型电池的卷绕结构和圆柱型电池的卷绕结构相似，其区别是卷心是扁平形状而非圆柱型。由于圆柱型电池和方型电池形状的不同，结构不同较大。一般情况下，圆柱型电池由于卷芯电流密度和散热的束缚，容量不能做得太大。方型电池保证厚度恰当的条件下，通过增大长、宽可以前进容量。其单体容量一般可以逾越圆柱型电池的10倍以上。表1为圆柱型和方型电池的功用对比。可以看出两种电池具有各自的特征。圆柱形电池结构设计简略，正负极界面紧密，生产线老到，成本低，成组散热好，安全功用优异。其缺点是内阻相对较高，成组要求高。方型电池的优势是单体容量大组合简略。其缺点是生产工艺杂乱，大容量电池单体一起性难控制。其他，方型壳体简略产生应力会合，壳体简略分裂，电解液溅出引发安全隐患。

从全球运用市场来看，大容量方型电池和小容量圆柱型电池在动力领域都有运用。现在磷酸铁锂电池工作的标杆企业，美国A123的主打产品为18650/26650/32113三种类型的圆柱型电池，单体容量分别为2.5Ah-5Ah。

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表1圆柱型方型电池功用对比

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图1圆柱型电池结构

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图2方型电池结构

安全性对比分析

1.在极点情况下的安全性对比

动力电池在车辆产生严重事端等极点条件下的安全性是人们最为关怀的问题，由于这直接关系到生命财产安全。圆柱电池容量小，通过串并组合抵达动力电池组的容量、电压的要求。以现在32650电池为例，电池容量只有5Ah。而大方型电池单体容量一般都逾越几十安时，有的抵达100Ah以上。在电池出现磕碰、揉捏等极点风险情况下，圆柱型小电池其开释的能量要远远小于大方型电池单体。现在沃特玛5Ah电池的电解液只有20克，而大方型电池，如50Ah单体，其电解液量要逾越200克。该方型单体电池的电解液量是小型圆柱电池的10倍以上。一旦在事端中某个单体电芯出现漏液，则因电解液走漏而引起的燃烧程度也会是小型圆柱电池的10倍以上。从这方面来讲，小型圆柱电池的安全性比大电池要好许多。当小型圆柱电池遭到损坏，其燃烧的威力要远远小于大的方型电池。通过对单个电池的分别保护，某一单体电池出现问题，不会涉及其他电池。通过将能量松散的方法，使电池的安全性极大前进。

在承受碰击方面，圆柱型电池和方型电池表现不同较大。圆柱型电池相关于方型电池具有较好的抗形变才干，各个方向上受力均匀，形变坚持才干是现在全部电芯工艺中最优异的，合作自主研发的安全组合盖帽，安全性得到了极大的前进。即使在高速冲突揉捏进程中，圆柱形电芯有必定的变形，但也不会起火燃烧。关于方型电池，面积较大的一面简略形变，在高速冲突揉捏进程中，电芯外壳不能很好的保证电芯内部结构，很简略导致内部正负极片的错位短路；关于这种瞬间的冲击，方型电芯无法灵敏做出反响。

其他，关于大的方型电芯，由于其周围面面积较大，承遭到其他物体碰击的概率要高得多，因而在安全事端中，单体电芯被撞坏而构成短路的可能性要比小的圆柱电芯大许多。而关于小型圆柱电池组合，一旦电池箱遭到强烈碰击，小型圆柱电池首要断开的当地可能是各个单体电芯的铆接点，而由于电芯体积较小，较大的可能性是被撞散，电池组失效。这对前进动力电池组的安全性具有重大意义。因而采用小容量的圆柱型电池组合的电池组在车辆出现事端时，可以供应更长的逃生时间。根据沃特玛的检验，电池在烈火中燃烧，电解液喷出引发剧烈燃烧的时间在10分钟后。

2.散热方面的对比

在单体散热方面，由于圆柱型电池和方型电池的形状不同，散热作用表现不同较大。以50Ah方型电池为例，其表面积容量比大约在1x10-3m2/Ah;而32650-5Ah圆柱电池的表面积容量比约为1.6x10-3m2/Ah;相比之下大了60%。在外界条件完全相同的情况下，圆柱型小电池在散热方面具有天然的优势。

圆柱型电池在组合时，电池之间有纵向间隙，这为电池的散热供应天然的散热途径。理论上散热截面积至少在15.9%（紧密摆放）和21.9%（立方摆放）。图3为沃特玛圆柱电池的组合结构实物图，可以看出组合后具有出色的散热通道。圆柱电池组合的天然的散热通道保证了电池的散热作用，前进了电芯安全性。

3.安全机制对比

两种电池结构都具有防爆安全阀。方型电池的安全阀一般位于端侧，阀面积要大于圆柱电池的安全阀。但是如果考虑到电池的容量，即单位容量的阀面积，方型电池要远远小于圆柱电池。一旦电池出现失效情况，特别是极点的碰击情况，方型电池安全阀的有效性要落后于小型圆柱电池。圆柱电池组合盖帽兼具防爆安全阀和电流堵截设备CID（CurrenTInterruptDevice），如图4所示。这一点在方型电池上很少运用。当出现外部短路或当电池内压抵达1.2MPa安全戒备值时，首要CID设备发起，正负极之间断开，主动堵截电流自行保护，电池内部回路断开；当电池内压到1.8MPa安全戒备值时，泄压构件安全阀会翻开，气体排出，防止爆炸风险。现在，安全型组合盖帽工艺老到，使圆柱型电芯的安全性得到了很好的保证。

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图3圆柱型电池组合结构

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图4圆柱电池组合盖帽结构图

4.成组一起性对比

众所周知，单体电池的一起性对电池组的寿数、安全性等各个方面目标具有较大的影响。大方型电池生产工艺的杂乱性抉择了现在单体电池的一起性较差。在成组后电池的一起性问题直接对安全性构成影响。由于容量少，内阻高的电池更多的面对过充过放带来的风险。圆柱电池生产工艺老到，电池一起性较高。在电池组合后，低容量电池出现的几率较低。即使出现低容量电池，由于多个并联，通过自均衡的方法最大程度上消除了不一起的影响。

5.圆柱电池安全检验

为了验证圆柱电池的安全性，对圆柱单体电池及电池组进行了安全检验。图5为圆柱型电池组针刺实验相片。当钢钉穿透电池时，电池内电解液走漏，电池表面温度急剧升高，电压缓慢下降，电解液汽化冒出少数白烟，包裹电池用的绝缘塑料胶套被高温熔化，进程继续大约10min后现象消失，终究短路电池电压降为零，进程最高温度上升到141℃。电池不爆炸，不燃烧。完全符合UL2580（及SAEJ2464）规范。图6为圆柱型电池组碰击检验前后的相片。电池组在遭到重物碰击后，电池明显受损，但电池无起火、无漏液、无冒烟或爆炸，电池电压底子无变化。符合UL1642规范。表2为电池组进行的安全检验项目。从实测效果看，圆柱型电池表现出出色的安全功用。图7为更为苛刻的燃烧检验进程相片。从实测效果看，电池的防爆片敞开的电池表面温度在240℃左右，电池开释出气体，电解液部分燃烧，不出现爆炸现象。火焰熄灭后电池壳体结构也并未遭到损坏。根据UL1642要求“实验进程中单体电池的全部和部分不应该穿透钢丝网”，从实验效果标明安全性抵达UL规范。

现在小型圆柱电池现已大量运用于电动轿车中，为了验证电池在轿车事端中的安全性，对整车进行了磕碰检验。磕碰规范按C-NCAP进行。对该车分别进行时速50公里与刚性固定妨碍100%堆叠率正面磕碰，时速56公里对可变形妨碍40%堆叠率的正面偏置磕碰，可变形移动妨碍时速50公里与车辆的周围面磕碰。图8为整车磕碰后的相片。从磕碰后车辆取下电池进行检测，电池组底子无缺，无冒烟，无燃烧。整车磕碰实验验证了小型圆柱电池运用于电动轿车的安全优势。

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图5电池组针刺实验

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图6圆柱型电池组碰击检验

电池在常温下以3A（0.6C）充溢至280V（78串），静置30min后用10kg重量从1m高处自在落下碰击到电池上。（a）检验前；（b）检验后。

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表2沃特玛电池组2505E（250V，5Ah）安全检验效果

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图7圆柱型电池燃烧检验

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图8沃特玛电池在整车磕碰检验中表现。（a）磕碰后轿车；（b）磕碰后电池组

结论

32650-5Ah圆柱型磷酸铁锂电池，在运用于电动轿车等动力运用领域具有较高的安全特性。这是由于单体电池容量小，结构设计合理，组合结构安全等要素抉择的。该型磷酸铁锂动力电池通过串并联组合的方法运用于动力领域是未来的发展方向。