移动电源用的18650电芯是如何炼成的？？

锂电池是目前数字领域应用最广泛的电池。它最突出的优点是能量密度高，适用于非常注重体积和便携性的数码产品。同时，与以往的干电池相比，锂离子电池可循环使用，在环保方面具有优势。锂离子电池的正负极材料可以吸收和释放锂离子。然而，锂离子在正负电极中的化学势能是不同的。

锂离子在负极的化学势高，而在正极的化学势低。当锂离子放电时，储存在负极中的锂离子被释放并被正极吸收。由于锂离子在负极的化学势能高于正极，这种势能差以电能的形式释放出来。充电过程与上述过程相反，将正极中的锂离子释放到负极。由于锂离子在正极和负极来回迁移，锂离子电池又被称为摇椅电池。

18650是目前最常见的锂电池封装方式。无论是目前最流行的三元材料，国家推广的磷酸亚铁锂还是尚未普及的钛酸锂，都有18650的规格。8650型电芯，采用圆柱形封装方式，直径18毫米，长度65毫米，广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、手电筒等领域。这种包装的优点是规格统一，便于自动化和大规模生产，机械强度高，抗冲击性强，成品率高。另外还有棱形方形软包，常见于手机和平板电脑。这种包装最直接的优点是薄、小、便携。

笔记本电脑时代，18650电池只是数码产品的幕后英雄。随着智能手机、平板等智能设备的普及，移动电源成为人们出行必不可少的设备，18650开始从幕后走向前台，为大众所熟知。那么，看似简单的18650电芯是如何诞生的呢？它的秘密是什么？接下来，让我们一起探索它的诞生过程。近日，笔者有幸在东莞某电芯厂参观学习，将从涂装、装配、检测三个方面介绍18650电芯的诞生过程。

电芯的生产过程一：涂布

进入生产车间前，应佩戴口罩和鞋套，避免吸入灰尘和产生静电。首先，从对镀膜工艺的了解，我们可以看到这个工艺中的大卷铜箔(黄色)和铝箔(银色)。铝箔用于涂覆镍、钴和锰的NCM三元材料。相反，铜箔用于涂覆石墨作为负极活性材料。白色的是横膈膜。世界锂电池的隔膜主要被朝日、塞尔加德、SK、东丽、W-SCOP等厂商占据。这些外国公司占据了近70%的市场份额。但中国隔膜企业市场份额在30%左右，锂电池隔膜自主国产化在不断突破。电池的容量是根据这些公式的比例面积得到的。

一整卷涂好的正负极材料宽约126毫米，然后需要切成7个小卷，宽度约为18毫米，每卷将被均匀地分成几个部分，每个部分代表一个电池所需的材料。据电池厂工程师徐工介绍，目前三元正极材料的价格是每吨12万元，每吨材料可以生产5万块电池。目前电池平均日容量为50万，需要10吨三元正极材料，仅这一项费用每天就需要60万元。

自动机器将用镍带和聚酯薄膜标记每个部分，聚酯薄膜是耐高温的。接下来，它将分为五个级别，即重、A1、A2、A3和轻。就像这次的CPU晶圆选型一样，同一批切割工艺也会有不同的体质，相应的产能也会根据不同的体质进行划分，成对出货。

电芯的生产过程二：组装

这家电池厂分为三栋楼，其中一栋是三楼的生产线，一栋

这里会自动包裹分类的正负极，白色材质为隔膜。这样，电池就不能正常工作了。应加入电解液作为介质，使正负极发生化学反应，使锂离子在正负极之间迁移，产生电荷离子并能输出能量的锂电池才能充放电。自动包装后，直接在流水线上滚动，然后进入下一个装配步骤，放入钢壳中。

钢壳整体冲压成型，厚度小于1毫米，因此钢的强度和质量都很高。这家电池厂使用进口韩国钢材。

在该步骤中，负电极接线片通过点焊与钢壳的底部连接。工厂采用日本Miyachi激光点焊机，保证了点焊精度和产品质量。点焊机无法焊接钢壳底部。正在组装的女孩手里拿着一枚铜钉。首先从预留孔插入底部，然后放入点焊机。点击一次，负极会用镍带与钢壳底部连接。

密封箱内充有惰性气体氩气的手套箱内注入电解液，密封箱手套内的氧气浓度必须低于10ppm(接近无氧真空环境)，防止电极氧化。电解液氩气通过循环净化装置送入密封箱，其中含有催化剂和还原剂氢气，氢氧反应产生的水可以除氧。同时，装置中的干燥剂吸收水分，保证箱内大气干燥。

电解液注入电池后，盖和钢壳通过激光焊接连优艾设计网_Photoshop问答接成一个整体。一排排整齐有序地堆放着，准备出发。

一个新的电池就这样诞生了。每个电芯都需要穿按容量分类的“新衣”PVC袖子。

不同的容量对应不同的PVC封套。这里我们看到绿色、蓝色、粉色和其他颜色。丰富的外观颜色为电池增添了时尚感。

电芯的生产过程三：首次充电和测试

电解液注入电芯后，实际上并没有通电，此时正负极面的状态并不稳定，只能通过第一次充电才能正常使用，这就是所谓的“成型”。首次充电时，需要额外的电荷在电极表面生成保护膜，这是锂离子电池低自放电的秘诀。同时，保护膜的性能也影响电池的性能和寿命。因此，形成过程非常重要。转换由一个多带带的容器完成。

电池是化学物质。为了保证使用安全和使用寿命，出厂前需要对箱子进行配对和按压。

分装，每盒200只。确保三个一致性：容量一致、内阻一致、电压一致。如此方能正常出厂，否则把被打入冷宫，沦为B级、C级电芯。

第一个测试，容量。为了确保容量测试的准确性，该厂采购了行业领先的贝尔全自动分容柜，满足每日上万只的分容需求。新诞生的电芯，需要做5个循环老化测试，把不能工作或者容量有偏差的挑选出来。依据国家标准GB/T18287-2013《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》，按照0.2C充放电测试。以合适的电流充电至4.20V截止（高压版本需要充到4.30V或4.35V），静置一段时间（15min以上）使电池温度接近室温且电池内极化基本消散。测试采用0.2C放电至2.75V终止电压，达到所标注的容量，才算合格。这里的C是一个倍率单位，以2600mAh电芯放电为例，0.2C则为520mA放电。

第二个测试，内阻。现在电芯厂都配有内阻自动筛选机器，可流水线筛选。18650三元材料，内阻在70毫欧以内，都算合格品；低于30毫欧的算是特挑极品了。如果是磷酸铁锂或者钛酸锂，内阻能做到20毫欧以内。

第三个测试，电压。同一装箱里面的电芯电压3.7V±0.05，方便多节并联或者串联使用下，整箱抽出使用。每一箱的电芯都做过三个一致性配对，因此不推荐跨箱使用，这也是国际上通用的方法。

除了一致性测试，每一个批次的电芯还需要抽查完成撞击、震动、穿刺等数十项破坏性测试，杜绝隐患，确保每一个批次品质最佳。

在此次工厂拜访学习即将结束时，为了能近距离的了解电芯的安全结构，笔者将剖析一支全新的18650电芯，一探内部究竟。18650电芯在内部硬件设计有两重保护，分别是CID（CurrentInterruptDevice）泄压安全阀和PTC（PositiveTemperatureCoefficient）热敏电阻。其中安全阀是每一颗18650电芯的标配，也是最重要的一道防爆屏障，没有之一。

CID和PTC的工作原理：当电芯内部温度异常，由于过充电、短路等原因产生大量气体，气压升高到1.0-1.2Mpa时，安全阀上的碗型铝片会向上弹起，与下面的铝片脱离接触，使电路立即断开，若是压力继续上升，安全阀将破裂，开启排除内部气体使内部压力释放出来，避免压力过高造成爆炸。而Prismatic方形软包封装的电芯，内部气压升高时，最常见的是“怀孕”鼓包现象。其次PTC热敏电阻，当电池输入输出电流过高时，PTC会发热升温，当温度达到预设值时，PTC电阻会突然增大，切断外界电流输入电芯或阻止电芯内部电流输出，让电芯停止工作。除了以上两者外，电池还有不为人知的第三道防线——隔膜。当电池升温到160摄氏度以上时，隔膜中的微孔会闭合，使正负极被物理隔离，电池自然不会再输出电流。

既然18650电芯本身是如此安全，为何移动电源起火事故依然不算罕见呢？奥秘就在移动电源本身。移动电源的外壳等组件往往常用到塑料。塑料本身是易燃物，遇到高温可以自燃。合格移动电源的USB输出有短路保护，所以当输出被短路时不会有大电流通过。但是移动电源内部还有从18650到电路板的镍片或者导线等连接。若是这部分不幸短路了，那么输出短路保护是完全无能为力的。而18650电芯本身的PTC只是在电池本身过热之前能够切断电池的电流，由于电池的热容量很可观，升温没有那么快，或许在导线、镍片都烧红的情况下，电池还没有热到切断输出。这样烧红的镍片和外壳的塑料接触，发生火灾也就在所难免了。

合格的移动电源往往对18650到电路板的导体进行多重绝缘，且所用的绝缘体是耐高温300度的高温聚酰亚胺胶带（麦拉片）和阻燃的青稞纸。同时这段导体有适当的固定设计，防止机械冲击下导体移动或变形。从而最大限度的保证短路不会发生。但是山寨移动电源就随意的多，要么没有绝缘，要么就是绝缘不充分。特别是18650头部，由于此处有裸露的负极和绝缘外皮包裹的负极。同时正极镍片也经过这里，若是不额外增加绝缘保护，正极镍片边缘一旦划破外皮，就会立即造成短路。而山寨移动电源往往内部电池固定不好，电池晃来晃去，镍片也弯来弯去的，这种概率更大了。

到此，一只18650电芯的诞生过程介绍完毕，随着工厂门口等待装箱的货车，他们将运往全国各地。即将开启一段新的奇幻之旅，化作充电宝来到你的手中。