18650(锂电池型号的常见型号之一)

18650通常指锂电池的一种型号，又称18650锂电池（18650 lithium batterie），18表示电池的直径，65表示电池的长度，0表示为圆柱型电池，各参数的均以毫米为单位。其工作原理是通过锂离子不断的进行嵌入和脱嵌运动，同时与电子相结合。锂电池锂的基本结构由正极、负极、隔离膜、电解液和外壳五部分组成，常见的性能参数有开路电压、工作电压、额定容量、放电深度、自放电率、电池能量和电池内阻等。主要可以分为锂金属电池、锂离子电池、磷酸铁锂电池等几类。

1912年，锂金属电池的概念由美国化学家吉尔伯特·路易士（Gilbert N. Lewis）提出并进行了相关研究；而锂离子电池的研究则始于20世纪70年代，由英国科学家斯坦利·惠廷厄姆（M. S. Whittingham）等人开始。20世纪90年代初，18650型电池最初被设计用于索尼的摄像机中，这个形状系数由其所应用的电子设备的几何特征，即65mm的长度是由摄像机的宽度来定义的，而直径18毫米则是根据安全性计算得出的允许最大尺寸。

18650锂电池分为锂一次电池与锂二次电池，前者是一种不可充电电池，也称为锂原电池，通常由锂金属作为负极、非水电解质溶液作为电解质和正极材料（如二氧化锰）构成；后者是一种可充电电池，也被称为蓄电池，最常见的是锂离子电池，通常由碳负极（如石墨）、锂盐电解质溶液和正极材料（如金属氧化物）构成。

18650锂电池已成为主流电池，具有体积小、重量轻、可快速充电、能量高等优点，和其他类型电池相比，其拥有优越的综合性能，表现出极强的竞争优势。广泛应用于各种设备和领域，如便携设备、储能、工业领域，代表前沿趋势的新能源汽车也正是其中之一。

发展历史

1912年，锂金属电池的概念由美国化学家吉尔伯特·路易士（Gilbert N. Lewis）提出并进行了相关研究。

1970年，艾克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。

1982年伊利诺伊理工大学(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

1990年，日本的索尼正式宣布他们正在生产一种新的可充电电池，该电池的化学能几乎是之前Ni-Cd体系电池的三倍。同年3月，索尼公司的Nagarua在三届国际电池研讨会上详细地介绍了这款新电池，1991年生产的第一批锂离子电池仅用于HP-211等几种型号的手机，电池采用的圆柱形状系数分别为14500和20500。然而，18650型锂离子电池的形状系数却成为了行业标准，18650型电池最初被设计用于索尼摄像机中，因此，这个形状系数由其所应用的电子设备的几何特征，即65mm的长度是由摄像机的宽度来定义的，而直径18毫米则是根据安全性计算得出的允许最大尺寸。

2017年，松下继续从日本为特斯拉Model S和Model X车型供应18650电池。

工作原理

18650锂电池完整的工作过程可以分为充电过程与放电过程两部分。

充电过程是电池内部的锂离子从正极(阴极)脱出，经过电池电解液和隔膜的微孔到达电池的负极(阳极)并嵌入，在这个过程中，电池正极发生氧化反应，负极发生还原反应，所以电池外部电路上表现为电子由正极向负极移动。

充电正极上发生的反应为：LiCoO2=Li1-xCoO2+XLi++Xe-

充电负极上发生的反应为：6C+XLi++Xe-=LixC6

充电电池总反应：LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6

放电过程是在电池内部，锂离子从负极(阳极)脱出，经过电池电解液和隔膜的微孔到达电池的正极(阴极)并嵌入，在这个过程中，电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应，所以电池外部电路上表现为电子由负极向正极移动。

放电反应：Li+MnO2=LiMnO2

正极材料：可选的正极材料很多，主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：

正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。充电时：LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放电时：Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4

负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。

充电时：xLi++xe-+6C→LixC6；放电时：LixC6→xLi++xe-+6C

结构组成

电池正极

电池正极是18650锂离子电池的重要组成部分之一，正极所采用的材料种类会直接决定电池的工作性能。18650锂离子电池的正极材料大多为嵌锂的过渡金属氧化物，或聚阴离子化合物(如LiMOx。和LiMPO4，其中M为过渡金属元素：Co、Ni、Mn、Fe、V等元素中一种或多种)，目前常用的正极材料有LiNiO2、LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等。

电池负极

电池负极材料是锂离子嵌入的载体，负极材料的种类会直接关系到锂离子电池的整体能量密度。电池负极材料约占了整体电池成本的5％-15％，锂离子电池的负极材料多以天然石墨与人造石墨为主，近年来，随着锂电技术的不断发展中间相炭微球(Mesocarbon microbeads，简称MCMB)、钛酸锂、硅基负极、金属锂等新型材料的使用也在逐步增长之中。

电池隔膜

18650锂离子电池的隔膜材料是一种具有微孔结构的薄膜，不同隔膜的孔径大小、孔隙率、孔径分布及透气率等参数会有显著的差别，隔膜材料的性能一定程度上决定了电池的界面结构、内阻，同时，隔膜的性能也会直接影响到电池的容量、充放电循环特性以及安全性能等特性。锂离子电池中隔膜的主要作用是为了防止正负极的短路现象发生，将两个电极分隔开来；除此之外，由于电池的电解液为有机溶液，所以隔膜还必须具备耐有机溶液的性能。

电解液

18650锂离子电池中的电解液是锂离子进行扩散的介质，一般由锂盐(LiPF6、LiClO4等)、有机溶液(PC、EC、DEC、EMC等)和添加剂(成膜、阻燃、导电、过充保护等作用的添加剂)构成。电解质一般需要有较高的离子电导率、热稳定性以及化学稳定性。

集流体

集流体是18650锂离子电池中具有汇集电流并对外输出电流功能的金属箔片，对于18650锂离子电池体系而言，由于活性物质所产生的微电流需要通过汇集到集流体上，然后再进行较大电流的外输，所以集流体箔片需要与电池内部的活性物质充分接触；18650锂离子电池的正极通常使用铝箔作为集流体，而负极通常使用铜箔作为集流体，且两者的纯度都要求在98％以上，随着18650锂离子电池应用场景的不断增多，人们对于电池能量密度的要求也在不断提高，因此众多科研工作者在降低集流体的厚度和密度上一直在不断做出尝试。

性能参数

18650锂电池主要的性能参数包括：容量、工作电压等。常见的可充18650锂电池标称电压为3.6或3.7V，充满电时为4.2V，其主流容量范围从1800mAh到2600mAh（动力电池容量多在2200~2600mAh），部分型号容量甚至标称3500或4000mAh以上。

参考资料：

技术特征

内阻

18650锂电池内阻的大小会影响到电池的正常使用。随着使用时长的增加内阻会逐渐增大，目前工艺较好的18650锂电池内阻一般在15毫欧左右，50毫欧左右为正常，50-100可以正常使用，但性能稍有衰减，100以上需要并联使用。

寿命

容量大、能量高和较长的使用年限。锂电池寿命指的是电池经过长时间的使用，容量逐渐衰退，当电池容量降低至初始容量的70％左右时，判定无使用寿命，电池按照合理的使用方法，寿命可达6年。18650锂电池每充电一次和放电一次为一次充放电循环，一般来说，其理论寿命为循环充电1000次。由于单位密度容量很大，所以大部分用于笔记本电脑电池。

自保存

电量自保存能力强。锂电池月自放电率范围一般在5％-9％。

不可逆

容量不可逆性。锂电池进行放电时，第一次循环放电容量要小于充电容量。过度放电会对锂离子电池的电极造成永久性伤害，阳极材料的排放导致锂离子过度释放，从而产生凹陷的层状结构。过度充电使锂离子强行塞进阴极碳孔中，造成一定数量的锂离子无法释放。

电池特点

优点

容量大

18650锂电池的容量普遍在1200mAh至3600mAh之间，远高于一般电池的800mAh左右。如果将多个18650锂电池组合成电池组，其总容量甚至可以轻松突破5000mAh。

寿命长

18650锂电池的使用寿命很长，正常情况下循环寿命可达200次以上，是普通氢电池的两倍以上。

无记忆效应

18650锂电池的激活并不需要特别的方法，在正常使用中锂电池会自然激活。不需要用“前三次12小时长充电激活”方法，其实际上也不会有效果。

内阻小

18650锂电池的内阻相对较小，这意味着它能更好地抵抗电流的损耗，从而延长了设备的待机时间。

缺点

容量降低

18650锂电池的容量会随着使用而逐渐降低，使用完成后的处理复杂，处理不好还容易污染环境。

受温度影响大

18650锂电池在高温和低温环境下使用时，性能会降低，实验结果表明，18650三元锂电池在低温下放电曲线相对平滑，稳定性可靠。在-20℃环境下电池以0. 2C倍率放电时容量相比常温25℃ 下降约25% 左右。而磷酸铁锂电池在-20℃放电容量下降50% 左右。

分类

18650锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

18650锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、天然石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

虽然锂金属电池的能量密度高，理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素，组成的正极材料在各方面性能差异很大，导致业内对正极材料路线的纷争加大。

参考资料：

18650磷酸铁锂电池：磷酸铁锂电池也是一种锂离子电池，其正极材料为磷酸铁锂（LiFePO4），负极材料为碳（石墨矿）。在充电和放电过程中，锂离子在正负极之间移动，具有较高的性能和安全性，因此在电动汽车、储能系统等领域得到了广泛应用。

电池标准

2023年6月14日，欧洲议会正式通过了《欧盟电池与废电池法》，亦称《欧盟新电池法》。该法规定，只有具备碳足迹声明和标签以及数字电池护照的电动汽车电池和可充电工业电池才能进入欧盟市场。《欧盟新电池法》适用于投放欧盟市场的所有类别的电池，无论电池是在欧盟生产的还是进口的，无论电池单独使用或被纳入电器、轻型交通工具或其他车辆，或以其他方式添加到产品中。

2023年3月，中国按照《国务院办公厅关于深化电子电器行业管理制度改革的意见》（国办发〔2022〕31号）有关要求，对电子电器产品使用的锂离子电池和电池组实施强制性产品认证（CCC认证）管理，锂离子电池和电池组适用标准为GB31241，不包括电子烟用锂离子电池和电池组。