电池相关知识(待完善)

前言

作为新能源汽车的“大心脏”,动力电池近年发展迅速,无论是产业规模,还是产品类别都有长足发展。众所周知,搭载在产品上的动力电池往往并不是单一电池,是由若干电芯模组化装配组成的,这些电芯基于不同的应用场景,于是出现了不同的电芯类型。

电芯是指电池中的核心组件,通常是一个能够存储和释放电能的化学能量储存装置。电芯的外观通常可以用来区分不同类型的电池。**基于电芯外观类型进行分类,可将其分为圆柱电芯**、软包电芯、以及方形电芯

电芯的发展历史

圆柱型电芯发展悠久,自有干电池推出以来,电池基本都是以圆柱型外观为主。然而,随着新能源产业和储能产业的发展,电池类型逐渐丰富起来。而作为经典外观类型的“圆柱型电芯”也有了一定进化。在动力电池逐渐衍生出1865021700、26650等类型。

命名规则

圆柱型电芯制作工艺成熟,外形也比较严整,所以为了区分其规格和成分。有一套成熟的命名方式。其命名规则通常基于其尺寸、形状、化学成分和其他特性。以下是一些常见的圆柱形电芯命名规则的要点:

**尺寸标识**: 电池的尺寸通常由其直径和长度表示。例如,[18650](https://www.chongdiantou.com/archives/tag/18650 "View all posts in 18650")电池的直径为18毫米,长度为65毫米,0指的是圆柱型。

化学成分标识: 电池的化学成分也可能被包含在其名称中。例如,锂离子电池通常被标识为Li-ion。

电池类型标识: 电池类型也可能在名称中得到反映,例如,锂聚合物电池(Li-Polymer)。

制造商标识: 制造商的信息通常也包含在电池的型号中,以便区分不同厂家的产品。

容量标识: 电池的容量通常以毫安时(mAh)或安时(Ah)为单位表示,表示电池能够在一定电流下供应电能的时间。

举例来说,一个典型的18650电池可能有如下命名:”18650 Li-ion 2500mAh”,这表示这是一种直径为18毫米、长度为65毫米的锂离子电池,容量为2500毫安时。

这只是一种通用的命名规则示例,实际上可能会有一些变化。在购买电池时,建议查看电池的规格表和制造商提供的信息,以确保选择的电池符合特定应用的要求。

结构

以下为常见圆柱型电芯结构,详见下图:

1、普通用圆柱形锂离子电池由外壳、盖帽、正极、负极、隔膜及电解液组成。一般电池外壳为电池的负极,盖帽为电池的正极,电池外壳采用镀镍钢板。

2、动力型圆柱形电池重要差别在于电池的导电连接结构,因为动力锂电池一般应用电流比较大,要专门的大电流结构设计。

圆柱电芯特点

圆柱电芯一般外披钢壳或铝壳,结构稳定、能量密度高。圆柱锂电池电芯一般用于动力电池上,比如典型的特斯拉Model 3搭载的21700电芯,一度让21700风靡电芯市场。

### 光伏储能电池的区别表格
电池类型 优点 缺点 应用场景
锂离子电池 高能量密度、重量轻、寿命长、充放电效率高 成本高,过充或过放电时有安全风险 住宅光伏储能、便携设备
三元锂电池 能量密度高,使用时间长 高温下热稳定性差,存在安全隐患 电动汽车、便携设备
铅酸电池 成本低、技术成熟、维护简单 重量大、体积大、能量密度低 不间断电源系统、大规模储能
磷酸铁锂电池 安全性高、无记忆效应、寿命长、耐高温 能量密度较低,体积较大 家用储能、电动汽车
钠硫电池 高能量密度、成本低 需维持高温环境,存在安全和维护挑战 大规模储能、电网调节
液流电池 功率和能量容量独立设计、寿命长、环保友好 系统复杂,初期投资和维护成本高 大规模储能、电网调节

Reference by 启晶光电的文章

提炼出来各电芯的区别表格

电芯类型 尺寸(直径x高度) 标称电压 容量范围 主要应用
14500 14mm x 50mm 3.7V 600-1200mAh 消费电子(无线音频、电动玩具等)
16340 16mm x 34mm 3.7V 600-1200mAh 高亮手电筒、激光指示器、照相机闪光灯等
18650 18mm x 65mm 3.7V 2500-3500mAh 笔记本电脑电池、强光手电、便携设备等 (多)
21700 21mm x 70mm 3.7V 4000-5000mAh 数码、电动汽车、太阳能路灯等 (多)
26650 26mm x 65mm 3.2V 3200-4500mAh 电动工具、照明、风光储能等
4680 46mm x 80mm 3.7V 5000-8000mAh 特斯拉电池系统、动力电池

整个网站的内容

14500

14500电池,尺寸为14mm x 50mm,标称电压为3.7V,容量范围为600-1200mAh,主要用于消费电子设备,如无线音频和电动玩具等。

16340

16340电池,尺寸为16mm x 34mm,标称电压为3.7V,容量范围为600-1200mAh,主要用于高亮手电筒、激光指示器和照相机闪光灯等设备。

18650

18650电池,尺寸为18mm x 65mm,标称电压为3.7V,容量范围为2500-3500mAh,主要应用于笔记本电脑电池、强光手电和便携设备等。

21700

21700电池,尺寸为21mm x 70mm,标称电压为3.7V,容量范围为4000-5000mAh,主要用于数码设备、电动汽车和太阳能路灯等。

26650

26650电池,尺寸为26mm x 65mm,标称电压为3.2V,容量范围为3200-4500mAh,主要应用于电动工具、照明和风光储能等。

4680

4680电池,尺寸为46mm x 80mm,标称电压为3.7V,容量范围为5000-8000mAh,主要用于特斯拉电池系统和动力电池。

关于均衡充电

电池连接方法

以下是并联和串联电池的优缺点、应用场景等的详细对比表格:

并联和串联电池对比表

属性 并联电池 串联电池
电压变化 总电压等于单个电池电压 总电压是单个电池电压的累加
容量变化 总容量是单个电池容量的累加 总容量等于单个电池容量
电流需求 需要较大的电流 需要较小的电流
电流均衡性 电池之间可能存在电流不均衡 电流一致,避免电流不均衡
电压均衡性 电压均衡,单个电池故障不会导致系统电压失衡 电池电压可能不均衡,需要复杂的BMS来均衡电压
管理复杂性 需要较复杂的电流管理和保护电路 需要复杂的电压均衡和保护电路
单点故障风险 单个电池故障不会影响系统 单个电池故障可能影响整个电池组
导线损耗和发热 较大电流增加导线损耗和发热问题 较小电流减少导线损耗和发热问题
应用场景 适用于低电压高容量需求的应用,如便携设备、备用电源 适用于高电压需求的应用,如电动汽车、电网储能
优点 - 电压保持不变
- 增加容量
- 均衡放电
- 增加电压
- 低电流需求
- 电流均衡
缺点 - 高电流需求
- 电流不均衡
- 管理复杂
- 电压不均衡问题
- 需要复杂的BMS
- 单点故障风险

示例应用场景

应用场景 并联电池 串联电池
电动汽车 不常用 常用,高电压减少电流需求,降低导线损耗
便携设备 常用,增加容量延长使用时间 不常用,电压较低
备用电源 常用,增加容量提供长时间供电 有时用,视具体电压需求而定
电网储能 不常用 常用,高电压减少电流需求,提高系统效率
太阳能系统 有时用,视具体系统设计而定 常用,高电压适合逆变器输入需求

通常情况下,在电池出厂前会对电池进行测量,参数接近一致的电池会放在同一个箱子里,但是无可避免的还是会出现差异。这些差异可能包括电池容量、内阻、电压等微小的不同。这些细微的差异在电池组装和使用过程中可能会被放大,导致整体性能的下降和潜在的安全隐患。