一、什么是圆柱锂电池

 

1.圆柱形锂电池的定义

 

圆柱形锂电池是锂离子电池的一种，外壳为圆柱形，因此被称作圆柱形锂电池，圆柱形锂电池按正极材料分为钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍钴锰酸锂（LiNiMnCoO2或NMC）、镍钴铝酸锂（LiNiCoAlO2或称NCA）、磷酸铁锂（LiFePO4）和钛酸锂（Li4Ti5O12）。

 

圆柱形锂电池有诸多型号，常见的有14500、14650、18500、18650、21700、26650、32650等，广泛应用于特种设备、医疗设备、仪器仪表、手持设备、安防通讯等领域。

 

2.圆柱形锂电池结构

 

一个典型的圆柱形电池的结构包括：外壳、盖帽、正极、负极、隔膜、电解液、PTC元件、垫圈、CID、安全阀等。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筒。

 

3.圆柱形锂电池的优点

 

与软包锂电池和方形锂电池相比，圆柱型锂电池的发展时间最长，标准化程度较高、工艺较为成熟、良品率高和成本低。

生产工艺成熟、PACK成本较低、电池产品良率较高、散热性能好

圆柱形电池已形成国际上统一的标准规格和型号，工艺成熟，适合大批量连续化生产。

圆柱体的比表面积大，散热效果好。圆柱形电池一般为密封蓄电池，使用过程中不存在维护问题。电池外壳耐压高，使用过程中不会出现如方形、软包装电池膨胀等现象。

 

二、常见的圆柱形锂电芯型号

 

1.14500锂电池

 

标称电压：3.7V

 

标称容量：800mAh

 

直径：14mm

 

高度：50mm

 

应用领域：仪器仪表、消费电子、电动牙刷、电动剃须刀等。

 

2.18650锂电池

 

标称电压：3.7V

 

标称容量：1800-3500mAh

 

直径：18±0.2mm

 

高度：65±0.3mm

 

应用领域：特种设备，医疗设备，机器人等

 

3.18500锂电池

 

标称电压：3.6V

 

标称容量：800-1500mAh

 

直径：18±0.2mm

 

高度：50±0.3mm

 

应用领域：安防通讯，轨道交通

 

4.26650电池

 

标称电压：3.2V/3.7V

 

标称容量：3200~3500mAh

 

直径：26.2mm

 

高度：65.6mm

 

应用领域：动力/储能领域，机器人，应急后备

 

5.21700锂电池

 

标称电压：3.6V

 

标称容量：3000-4800mAh

 

直径：21mm

 

高度：70mm

 

应用领域：数码设备，电动工具等

 

6.32650(32700)锂电池

 

标称电压：3.2V

 

标称容量：4500-6500mAh

 

直径：32.4±0.3mm

 

高度：70.5±0.2mm

 

应用领域：仪器仪表，后备电源，特种设备领域

 

 

三、圆柱锂电池电芯、模组和电池包

 

在锂电池包中，为了安全和有效的管理好成百上千的单颗电芯，电芯并不是随意的放在锂电池的壳里面，而是按照模块和包有序的放置的。最小的单元就是电芯，多颗电芯可以组成一个模组，而几个模组则可以组成一个电池包。

 

圆柱锂电芯

 

电芯是锂电池包的最小单位，也是电能存储单元，它必须要有较高的能量密度，以尽可能多的存储电能，使设备的工作时间更长。除此之外，锂电芯的寿命也是最为关键的因素，任何一颗电芯的损坏，都会导致整个电池包的损坏。

 

锂电池模组

 

当多个电芯被同一个外壳框架封装在一起，通过统一的边界与外部进行联系时，这就组成了一个模组。

 

锂电池包

 

而当数个模组被BMS和热管理系统共同控制或管理起来后，这个统一的整体就叫做锂电池包。

 

四、圆柱锂电芯安全测试项目

 

为了保证圆柱锂电芯的使用安全，国内外机构组织制定了各种圆柱锂电芯相应的安全检测标准，通用检测标准一般把安全检测项目分为以下四类：

 

1.电学测试：过充电，过放电，外部短路，强制放电等。

 

2.机械测试：挤压，针刺，冲击，振动，跌落等。

 

3.热测试：高低温循环，燃烧，微波加热等。

 

4.环境模拟：高空低气压模拟，盐雾试验等。

 

针刺

 

将充满电的圆柱锂电芯放在一个平面上，用直径2.5~5mm的钢针沿径向将电芯刺穿并保持10min。测试电芯不起火、不爆炸即可。

 

挤压

 

将充满电的圆柱锂电芯放在一个平面上，由油压缸施与13±0.78KN的挤压力，由直径为32mm的钢棒平面挤压电芯，挤压压力到达最大停止挤压，电芯不起火，不爆炸即可。

 

重物冲击测试

 

将充满电的圆柱锂电芯放置冲击台上，将10kg的重锤在610mm±25mm高度自由落下，冲击固定在夹具上的电芯，不起火、不爆炸。

 

热冲击测试

 

将充满电的圆柱锂电芯放入高温箱中，温度以（5℃±2℃）/min的温升速率升温至130℃±2℃,并保持30min电芯应不起火、不爆炸。

 

过充测试

 

将圆柱锂电芯用1C充满电，按照3C过充10V进行过充试验，当电芯过充时电压上升到一定电压时稳定一段时间，接近一定时间时电芯电压快速上升，当上升至一定限度时，电芯高帽拉断，电压跌至0V，电芯没有起火、爆炸即可。

 

短路测试

 

将圆柱锂电芯充满电后用电阻为80mΩ±20mΩ的导线将电芯正负极短路，测试电芯的表面温度变化，电芯表面最高温度为140℃，电芯盖帽拉开，电芯不起火、不爆炸。

 

强制放电

 

将圆柱锂电芯依照标准放电电流恒流放电至放电截止电压，然后将电芯放入防爆箱中，电池”+”级连接直流源”-”极，电池”-”级连接直流源”+”极，使用直流电源以1C电流反向充电90min，电芯应不起火、不爆炸。

 

燃烧

 

实验研究圆柱锂电芯在燃烧情况下会不会发生爆炸或其他破坏性伤害。

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