18650和聚合物電池你知多少?

18650和聚合物電池你知多少？

李倩 發表於 2018-04-28 15:34:11

對於鋰離子電池技術原理不太熟悉的讀者來說，18650鋰電池和鋰聚合物電池估計是聽的最多的兩個詞，不少商家在宣傳自家產品的時候都會把聚合物電池誇上天，把18650電池踩落地，太不嚴謹了。

上圖中，自左向右分別為標準的18650鋰電池、鋁塑複合膜封裝的鋰離子電池以及用於應急電源使用的倍率鋰離子電池　。 

圖1 3.7V/5000mAh軟包聚合物 功率：10.5Wh

圖2 3575175代表電池尺寸：3.5mmX75mmX175mm

圖3 電壓：11.1V 為3顆3.7V倍率電芯串聯塑封所得

貓膩之一：混淆的電池類型 

不同類型電池原理基本都是一樣的，都有正極、負極以及電解液，目前主流鋰電池單節標稱電壓一般為3.7V，正極材料一般為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰（也叫三元材料）、磷酸鐵鋰或錳酸鋰等，負極材料一般為石墨，電解液一般為六氟磷酸鋰溶液。

業界通常用鋰電池的外形尺寸來標識電池型號，鋰電池可以按照不同規則分為多種類型：如電壓區分的高壓鋰電池、標準電壓鋰電池，放電倍率區分的標準電池（最大1C放電）、倍率電池（大於1C放電），還有按照正極材料區分的純鈷酸鋰電池、三元鋰電池、鋰鐵電池（就是某廠忽悠的擁有自主智慧財產權的鐵電池）。

被廣泛提及的鋰離子電池多按外殼封裝材質區分，比如以18650為代表的鋼外殼封裝和以鋁外殼封裝的早期手機電池。主流的則是鋁塑複合膜封裝的鋰離子電池，我們稱之為鋰聚合物電池或叫軟包裝電池。 

辨別設備所使用電池並不難，18650電池18mm的直徑厚度註定了其產品規格厚度必然大於18mm，且長於65mm。不過18650較低的成本決定了其市場佔有率，所以希望價廉的可以選擇18650，希望輕薄的不妨選擇鋰聚合物電池。 

貓膩之二：沒有節操的容量標註 

不知道什麼時候開始，很多人總是以大為美，覺得電池容量越高越好，可其實真的有這麼大容量的電池麼？

按照目前普遍標註的總容量，以20000mAh為例，就算使用進口產品也需要5個一起的並聯工藝，更別說國產產品的更多串並聯了。

小巧輕薄還便攜，動不動就50000mAh的充電寶，很可能是忽悠人的，更可氣的是用產品型號來誤導消費者的，如50000M充電寶，買回來才知道，原來50000M是產品型號，而不是充電寶容量。 

18650電池的串並聯組合對於電池本身的一致性有著很高的要求，單一電池若內部出現問題，比如電池組中其中一個電池低電壓，那麼勢必拉低整組電池的電壓值並增加內阻，若仍然使用原來的電流電壓進行充電極有可能引起電池發熱爆炸，鋁塑軟包裝的鋰聚合物電池也存在這個情況。

只不過相對於鋼殼封裝的18650鋰電來說，鋰聚合物電池不會爆炸，但是無可避免地會發生燃燒。所以產品標註的電池容量並不是越大越好。

另外，就算是符合容量標註，可事實上可以提供的電量到底會有多少呢？為了更為直觀講解這個貓膩，我們拿應急啟動電源的近親--充電寶說事。

電池的容量代表著電池本身可以提供的電量，就跟水池一樣，越大的水池存水量越大，充電與放電的過程就好比水池蓄水與放水的過程，必須要有壓力差才能形成水流。要給3.7V的電池充電，用3.7V的電壓肯定充不了，必然需要更高的電壓。

市面上標註10000mAh的充電寶內部使用的都是3.7V的標準電壓電池，當需要為同樣內置3.7V電池的設備充電的時候（目前絕大部分使用鋰電池的設備電池均為同樣3.7電壓），必須升壓至5V（USB接口標準電壓，USB-C除外），附帶上「升壓板」的電池在轉換時的轉換率91%（這還是比較好的電池），實際上充電寶輸出所能提供的電量如下公式： 

C=C1×（3.7÷5）×0.91=10000mAh×0.74×0.91=6734mAh （其中C表示5V有效輸出容量，C1表示電池容量） 

也就是說，標稱10000mAh的容量電池的充電寶，在實際使用中充電寶所能提供輸出的電量，按照最優計算也只有6700mAh，以後別再被忽悠，良心商家會在產品上標註電池容量的同時標註出有效輸出容量（實際可用容量）。 

貓膩之三：倍率電池的知識盲區 

鋰電池的放電倍率，我們一般用字母『C』來表示，1C則表示該電池最大放電電流為1倍放電， 舉例：1個1000mAh的10C鋰電池，則表示該電池最大放電電流為10倍，則其最大放電電流為：10×1000mA=10A。 

一般我們稱1C放電的鋰電池為標準電池，2C-10C放電的為小倍率電池，超過10C的為高倍率電池。 

倍率電池與傳統標準電池的主要區別在於，製作工藝上的不同，標準電池與小倍率電池多採用極片卷繞的工藝製作，而供應急啟動電源使用的高倍率電池其內部極片則是採用疊片的工藝製作，這也間接提供了一個簡易的分辨方法，纏繞工藝的電池兩邊會略厚，平整度稍差，而疊片工藝的倍率電池則相當的平整方正。

由於倍率電池是為了滿足嚴苛的大電流放電要求，其採用了更厚的極片、更厚的鋰離子隔離膜，相同體積，容量反而會略有減少，不過相對於安全性來說，犧牲的小額容量就不足為道了。 

作為應急啟動電源，其跟充電寶最大的區別在於，應急啟動電源是需要瞬間大電流放電，以供車輛啟動電機進行點火啟動，此時便需要使用「倍率電池」作為動力了，一般較好的大倍率電池使用35C-40C倍率放電，傳統標準電池就未必能勝任此工作了，若黑心商家採用標準電池為應急啟動電源產品提供電力，壽命估計不會長，瞬間的大電流放電極為容易擊穿鋰離子隔離膜，輕則使用數次就廢，重則當場發熱燒毀。 

貓膩之四：「可有可無」的保護電路 

在鋰離子電池或鋰電池組使用過程中，為避免使用者的錯誤操作而造成電池升溫，電池內電解液的分解而產生氣體使其內壓上升，導致金屬鋰等的析出而造成有起火及電池破裂的危險，以及過放電使電池特性劣化等各種原因，在鋰離子電池迴路中勻要採用保護電路。

對鋰離子充電電池的保護，必須有以下4個保護功能，以保證電池的安全性和可靠性。 

過充保護，防止電池充電時超過電池的充電限制電壓，電池過充，極易導致電池的特性劣化、起火及破裂，確保安全性。

過放保護，防止電池放電時超過電池放電限制電壓，電池過放，直接導致電池內部電化學性能劣化，輕則影響電池使用壽命，重則電池報廢。

過電流保護防止MOSFET的破壞，讓電池在所能承受的最大充電電流值內安全充電。

短路保護，防止因操作不慎，直接將正負極導通，而導致電池的起火爆炸等，確保使用以及搬運時的安全性。

所以對於山寨應急啟動電源產品那形同虛設的保護電路無異於謀殺，尤其是應急啟動電源所使用的倍率電池，保護電路的造假佔產品成本3-5%左右，可惜僅從外觀上是看不出有否保護電路的，僅能憑商家良心了，所以儘量選購大品牌吧。

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