鋰離子電池是目前數(shù)碼領(lǐng)域使用最多的電池。其最突出的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，適用于非常重視體積、便攜的數(shù)碼產(chǎn)品。同時(shí)，相關(guān)于以往的干電池，鋰離子電池可以循環(huán)利用，在環(huán)保方面也有優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池的正負(fù)極材料都可以吸收、釋放鋰離子。

但是鋰離子在正極和負(fù)極中的化學(xué)勢(shì)能有所不同。負(fù)極中的鋰離子化學(xué)勢(shì)能高，正極中的鋰離子化學(xué)勢(shì)能低。鋰離子放電時(shí)，負(fù)極中存儲(chǔ)的鋰離子釋放出來(lái)，被正極所吸收。由于負(fù)極中鋰離子的化學(xué)勢(shì)能高于正極，這部分勢(shì)能差就以電能的形式釋放出來(lái)。充電過(guò)程則是上述過(guò)程的逆轉(zhuǎn)，將正極中的鋰離子釋放到負(fù)極中。由于這種鋰離子在正負(fù)極中的來(lái)回遷移，鋰離子電池又被稱為搖椅電池。

電芯的生產(chǎn)過(guò)程一：涂布

一整卷涂布完成的正負(fù)極材料寬約126mm，接下來(lái)還要裁剪成寬度約18mm的7小卷，每卷都會(huì)均勻分成若干段，每一段代表一顆電芯所需的用料。據(jù)電芯廠工程師徐工介紹，目前三元正極材料每噸售價(jià)為12萬(wàn)元，每噸材料可以用于生產(chǎn)5萬(wàn)只電芯；當(dāng)前電芯產(chǎn)量日均50萬(wàn)只，要用到10噸三元正極材料，光這一項(xiàng)開(kāi)支每日就要60萬(wàn)元。

自動(dòng)化的機(jī)器將每段打上鎳帶和絕緣耐高溫的麥拉片（Mylar），下一步進(jìn)行5個(gè)級(jí)別的稱重，分別是偏重、A1、A2、A3、偏輕。這個(gè)跟CPU晶圓選擇相同，同一批切割工藝，也會(huì)出現(xiàn)不同體質(zhì)，根據(jù)不同體質(zhì)再分出對(duì)應(yīng)容量，配對(duì)出貨。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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電芯的生產(chǎn)過(guò)程二：組裝

這家電芯廠分為三棟樓，其中一棟三層是生產(chǎn)線，另外兩棟是辦公室和宿舍。生產(chǎn)線一樓涂布、二樓組裝、三樓測(cè)試。參觀完一樓后，進(jìn)入二樓的組裝環(huán)節(jié)。

分類好的正極和負(fù)極，將在這里完成全自動(dòng)卷包，白色的材質(zhì)是隔膜。電芯這樣還不能正常工作，要加入電解液作為媒介，讓正負(fù)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鋰離子才能夠在正負(fù)極之間遷移，出現(xiàn)電荷離子輸出能量鋰離子電池才能進(jìn)行充放電。自動(dòng)化卷包好后直接滾落在了流水線上，進(jìn)入下一個(gè)組裝步驟裝入鋼殼。

鋼殼是一體沖壓成型，厚度不足1mm，因此對(duì)鋼材強(qiáng)度質(zhì)量要求很高，這家電芯廠選用的是進(jìn)口韓鋼材料。

這一步將負(fù)極極耳與鋼殼底部通過(guò)點(diǎn)焊的方式連接。該廠采用了日系Miyachi激光點(diǎn)焊機(jī)，確保了點(diǎn)焊精度和產(chǎn)品質(zhì)量。點(diǎn)焊機(jī)無(wú)法焊接鋼殼底部，組裝小妹的手中有一個(gè)銅釘，先從預(yù)留的小洞插入底部，然后放入點(diǎn)焊機(jī)，咔嚓一下，負(fù)極就打好鎳帶與鋼殼底部連接好了。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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電解液在密封箱充滿惰性氣體氬氣的手套箱中內(nèi)注入，密封箱手套內(nèi)氧氣濃度必須低于10ppm（接近無(wú)氧真空環(huán)境），防止電極氧化。電解液氬氣通過(guò)循環(huán)凈化裝置輸入密封箱，裝置里頭有催化劑和還原劑氫氣，通過(guò)氫氧反應(yīng)生成水可以把氧氣除去。同時(shí)，裝置中的干燥劑吸收水分，保證箱內(nèi)氣氛的干燥。

注入電解液后的電芯，已經(jīng)通過(guò)激光焊接將蓋帽與鋼殼連為一體。一排排整齊有序的堆放著，整裝待發(fā)。

一只新的電芯就這樣誕生了。每一只電芯都要穿上按容量分類的新衣服PVC套管。

不同的容量對(duì)應(yīng)了不同的PVC封套，這里我們看到了綠、藍(lán)、粉等多個(gè)色，豐富的外觀顏色增添了電芯時(shí)尚感。

電芯的生產(chǎn)過(guò)程三：首次充電和測(cè)試

電芯在注入電解液后，實(shí)際上還沒(méi)有存上電，而且此時(shí)正負(fù)極表面的狀態(tài)也沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定，必須通過(guò)首次充電才能夠正常使用，這種首次充電稱之為化成。首次充電時(shí)要充入額外的電量，用來(lái)在電極表面出現(xiàn)保護(hù)膜，這層保護(hù)膜正是鋰離子電池低自放電的奧秘所在。同時(shí)，保護(hù)膜的性質(zhì)也影響電池的性能和壽命。因此，化成工藝十分重要?；刹捎梅秩莨裢瓿?。

電芯是化學(xué)品，為了保障使用安全和壽命，在出廠前要做好配對(duì)按盒分裝，每盒200只。確保三個(gè)一致性：容量一致、內(nèi)阻一致、電壓一致。如此方能正常出廠，否則把被打入冷宮，淪為B級(jí)、C級(jí)電芯。

第二個(gè)測(cè)試，內(nèi)阻?，F(xiàn)在電芯廠都配有內(nèi)阻自動(dòng)篩選機(jī)器，可流水線篩選。18650三元材料，內(nèi)阻在70毫歐以內(nèi)，都算合格品；低于30毫歐的算是特挑優(yōu)品了。假如是磷酸鐵鋰或者鈦酸鋰，內(nèi)阻能做到20毫歐以內(nèi)。

第三個(gè)測(cè)試，電壓。同一裝箱里面的電芯電壓3.7V?.05，方便多節(jié)并聯(lián)或者串聯(lián)使用下，整箱抽出使用。每一箱的電芯都做過(guò)三個(gè)一致性配對(duì)，因此不推薦跨箱使用，這也是國(guó)際上通用的方法。

除了一致性測(cè)試，每一個(gè)批次的電芯還要抽查完成撞擊、震動(dòng)、穿刺等數(shù)十項(xiàng)破壞性測(cè)試，杜絕隱患，確保每一個(gè)批次品質(zhì)最佳。

在此次廠拜訪學(xué)習(xí)即將結(jié)束時(shí)，為了能近距離的了解電芯的安全結(jié)構(gòu)，筆者將剖析一支全新的18650電芯，一探內(nèi)部究竟。18650電芯在內(nèi)部硬件設(shè)計(jì)有兩重保護(hù)，分別是CID（CurrentInterruptDevice）泄壓安全閥和PTC（PositiveTemperatureCoefficient）熱敏電阻。其中安全閥是每一顆18650電芯的標(biāo)配，也是最重要的一道防爆屏障，沒(méi)有之一。

CID和PTC的工作原理：當(dāng)電芯內(nèi)部溫度異常，由于過(guò)充電、短路等原因出現(xiàn)大量氣體，氣壓升高到1.0-1.2Mpa時(shí)，安全閥上的碗型鋁片會(huì)向上彈起，與下面的鋁片脫離接觸，使電路立即斷開(kāi)。若是壓力繼續(xù)上升，安全閥將破裂，開(kāi)啟排除內(nèi)部氣體使內(nèi)部壓力釋放出來(lái)，防止壓力過(guò)高造成爆炸。而Prismatic方形軟包封裝的電芯，內(nèi)部氣壓升高時(shí)，最常見(jiàn)的是懷孕鼓包現(xiàn)象。

其次PTC熱敏電阻，當(dāng)電池輸入輸出電流過(guò)高時(shí)，PTC會(huì)發(fā)熱升溫，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，PTC電阻會(huì)突然增大，切斷外界電流輸入電芯或阻止電芯內(nèi)部電流輸出，讓電芯停止工作。除了以上兩者外，電池還有不為人知的第三道防線隔膜。當(dāng)電池升溫到160攝氏度以上時(shí)，隔膜中的微孔會(huì)閉合，使正負(fù)極被物理隔離，電池自然不會(huì)再輸出電流。

既然18650電芯本身是如此安全，為何移動(dòng)電源起火事故依然不算罕見(jiàn)呢？奧秘就在移動(dòng)電源本身。移動(dòng)電源的外殼等組件往往常用到塑料。塑料本身是易燃物，遇到高溫可以自燃。合格移動(dòng)電源的USB輸出有短路保護(hù)，所以當(dāng)輸出被短路時(shí)不會(huì)有大電流通過(guò)。但是移動(dòng)電源內(nèi)部還有從18650到電路板的鎳片或者導(dǎo)線等連接。

若是這部分不幸短路了，那么輸出短路保護(hù)是完全無(wú)能為力的。而18650電芯本身的PTC只是在電池本身過(guò)熱之前能夠切斷電池的電流，由于電池的熱容量很可觀，升溫沒(méi)有那么快，或許在導(dǎo)線、鎳片都燒紅的情況下，電池還沒(méi)有熱到切斷輸出。這樣燒紅的鎳片和外殼的塑料接觸，發(fā)生火災(zāi)也就在所難免了。

合格的移動(dòng)電源往往對(duì)18650到電路板的導(dǎo)體進(jìn)行多重絕緣，且所用的絕緣體是耐高溫300度的高溫聚酰亞胺膠帶（麥拉片）和阻燃的青稞紙。同時(shí)這段導(dǎo)體有適當(dāng)?shù)墓潭ㄔO(shè)計(jì)，防止機(jī)械沖擊下導(dǎo)體移動(dòng)或變形。從而最大限度的保證短路不會(huì)發(fā)生。但是山寨移動(dòng)電源就隨意的多，要么沒(méi)有絕緣，要么就是絕緣不充分。特別是18650頭部，由于此處有裸露的負(fù)極和絕緣外皮包裹的負(fù)極。同時(shí)正極鎳片也經(jīng)過(guò)這里，若是不額外新增絕緣保護(hù)，正極鎳片邊緣一旦劃破外皮，就會(huì)立即造成短路。而山寨移動(dòng)電源往往內(nèi)部電池固定不好，電池晃來(lái)晃去，鎳片也彎來(lái)彎去的，這種概率更大了。