一、锂离子电池的历史
锂离子电池的发展历程是一部充满创新与突破的科技史诗。其故事可追溯至 20 世纪 70 年代,当时科学家们对锂金属的电化学特性产生了浓厚兴趣,锂凭借其在元素周期表中最小的原子质量和极高的电化学活性,被视为极具潜力的电池电极材料。1970 年,美国德克萨斯大学奥斯汀分校的 John B. Goodenough 教授发现了钴酸锂(LiCoO₂)正极材料,为锂离子电池的发展奠定了基础。
1980 年,Goodenough 教授又发现了锂离子在正负极之间可逆嵌入和脱出的特性,这一发现为锂离子电池的实用化开辟了道路。然而,由于锂金属的高活性和安全性问题,早期的锂电池研究进展缓慢。1982 年,日本名古屋市立大学的吉野彰教授发明了以碳材料为负极的锂离子电池,显著提高了电池的安全性和循环寿命。
1991 年,日本索尼公司成功商业化了首款锂离子电池,标志着锂离子电池时代的正式开启。这款电池采用了钴酸锂正极和石墨负极,具有高能量密度、长循环寿命和良好的安全性,迅速在便携式电子设备领域获得了广泛应用。随后,锂离子电池技术不断发展,正极材料从钴酸锂扩展到锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰三元材料等,负极材料也从石墨发展到硅碳复合材料等,电池性能得到了持续提升。
进入 21 世纪,随着电动汽车和储能市场的兴起,锂离子电池的需求量急剧增加,推动了电池技术的进一步创新。2010 年,特斯拉推出了采用松下 18650 圆柱形锂离子电池的电动汽车,开启了电动汽车的锂离子电池时代。此后,锂离子电池在电动汽车领域的应用不断扩大,电池能量密度不断提高,成本持续降低,为电动汽车的大规模普及提供了有力支持。同时,锂离子电池在储能领域的应用也逐渐兴起,为可再生能源的存储和利用提供了有效的解决方案。
二、常见的圆柱形锂离子电池
以下是常见的圆柱形锂离子电池规格及其技术参数:
1. 10440 电池
- 尺寸:直径 10mm,高度 44mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 300mAh 至 400mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 2C 之间。
- 应用领域:主要用于小型电子设备,如电子烟、小手电筒、小型遥控器等。
2. 14500 电池
- 尺寸:直径 14mm,高度 50mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 600mAh 至 800mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 2C 之间。
- 应用领域:广泛应用于手电筒、电动工具、玩具等。
3. 14650 电池
- 尺寸:直径 14mm,高度 65mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 800mAh 至 1000mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 2C 之间。
- 应用领域:主要用于手电筒、电动工具、玩具等。
4. 16340 电池
- 尺寸:直径 16mm,高度 34mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 600mAh 至 800mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 2C 之间。
- 应用领域:广泛应用于手电筒、激光指示器、小型电子设备等。
5. 17490 电池
- 尺寸:直径 17mm,高度 49mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 800mAh 至 1000mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 2C 之间。
- 应用领域:主要用于手电筒、电动工具、玩具等。
6. 18350 电池
- 尺寸:直径 18mm,高度 35mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 700mAh 至 900mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 2C 之间。
- 应用领域:广泛应用于手电筒、电动工具、玩具、个人电子护理设备等。
7. 18500 电池
- 尺寸:直径 18mm,高度 50mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 1200mAh 至 1500mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 2C 之间。
- 应用领域:主要用于手电筒、电动工具、玩具等。
8. 18650 电池
- 尺寸:直径 18mm,高度 65mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 2500mAh 至 3500mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 3C 之间。
- 应用领域:广泛应用于笔记本电脑、强光手电筒、电动汽车、移动电源、家用电器等多个领域。
9. 21700 电池
- 尺寸:直径 21mm,高度 70mm。
- 电压:标称电压 3.6V。
- 最大容量:通常在 4000mAh 至 5000mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 3C 之间。
- 应用领域:主要用于电动汽车、储能系统、高端手电筒、工业设备等。
10. 26650 电池
- 尺寸:直径 26mm,高度 65mm。
- 电压:标称电压 3.7V。
- 最大容量:通常在 3000mAh 至 5000mAh 之间。
- 最大放电倍率:一般在 1C 至 3C 之间。
- 应用领域:更适合需要更大容量和更高能量密度的应用场景,如高端手电筒、工业设备、电动工具、储能设备、某些特定型号的电动汽车以及大型移动电源等。
三、主要电芯品牌
国内品牌
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亿纬锂能(EVE)
- 背景:惠州亿纬锂能股份有限公司成立于2001年,于2009年在深圳创业板上市,已形成锂原电池、锂离子电池、电源系统、电子烟等核心业务,是具有全球竞争力的高质量锂电池平台公司。
- 产品特点:亿纬锂能的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于物联网、能源互联网领域。
- 市场认可度:亿纬锂能电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品广泛应用于多个领域,深受消费者信赖。
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力神(LISHEN)
- 背景:天津力神电池股份有限公司创立于1997年,是国内较早的锂离子电池研发与制造企业,致力于为客户提供整体电源解决方案,已具有15G瓦时锂离子蓄电池的年生产能力。
- 产品特点:力神电池的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于动力、消费、储能三大领域。
- 市场认可度:力神电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品广泛应用于多个领域,深受消费者信赖。
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东磁(Dong磁)
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背景:东磁公司作为电池行业的“多面手”,依托其在磁材和新能源领域的核心技术,开发了多款18650电芯,满足不同应用场景的需求。这些电芯分为功率型和能量型两大类,共7款产品。
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产品特点:
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功率型:
- INR18650-30P:标称容量3000mAh,内阻<18mΩ,最大充电电流6A,最大放电电流20A,循环次数300次,低温(-10℃)放电达10A。
- INR18650-25P:标称容量2500mAh,内阻<16mΩ,最大充电电流4C,最大放电电流15C,循环次数500次,低温(-20℃)放电达20A。
- INR18650-20P:标称容量2000mAh,内阻<14mΩ,最大充电电流5C,最大放电电流20C,循环次数500次,支持特低温(-40℃)1C放电,低温(-20℃)放电达20A。
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能量型:
- INR18650-35E:标称容量3500mAh,内阻<25mΩ,最大放电电流10A,最大循环次数达400次,能量密度达260Wh/kg。
- INR18650-32E:标称容量3200mAh,内阻<22mΩ,最大放电电流10A,最大循环次数达800次,能量密度达250Wh/kg。
- INR18650-29E:标称容量2900mAh,内阻<28mΩ,最大放电电流10A,最大循环次数达1000次。
- INR18650-26E:标称容量2600mAh,内阻<18mΩ,最大放电电流10A,循环次数达1000次。
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市场认可度:东磁18650电芯以其高性能和多样化的产品线,在市场中为消费者提供了广泛的选择。
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长虹三杰(CHANGHONG SANJIE)
- 背景:长虹三杰新能源有限公司是长虹能源旗下专业的圆柱形动力锂离子电池生产商,致力于为广大客户提供专业的动力电池解决方案,专注于高倍率18650及21700锂离子电池和电池组的研发、生产和销售。
- 产品特点:长虹三杰的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于电动工具、园林工具、吸尘器、小家电、航模、电动自行车等领域。
- 市场认可度:长虹三杰电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品以高品质和高性能著称。
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远东(Far East)
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背景:远东电池以其创新技术和卓越品质,推出了多款高容量18650电芯,满足了市场对高效能源存储的需求。
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产品特点:
- 18650-4000mAh:额定容量4000mAh@0.2C,标称电压3.6V,标称能量14.4Wh,循环寿命+0.5C/-1C,4.2-2.75V 70%@500,交流内阻≤25mΩ。
- 18650-3800mAh:额定容量3800mAh@0.2C,标称电压3.6V,标称能量13.68Wh,循环寿命+0.5C/-1C,4.2-2.75V 70%@600,交流内阻≤25mΩ。
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市场认可度:远东电池的这两款18650电芯在容量上表现出色,甚至不逊于普通21700电芯,彰显了远东电池高超的生产技术。
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Liitokala
- 背景:Liitokala是一家专注于锂电池研发和生产的公司,其产品涵盖18650电池等多种规格,广泛应用于移动电源、电动工具、智能家居等领域。
- 产品特点:Liitokala的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,支持高倍率放电,满足不同设备的需求。
- 市场认可度:Liitokala电池在行业内具有一定的市场认可度,其产品以高性能和高性价比著称。
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天鹏电源(TENPOWER)
- 背景:江苏天鹏电源有限公司成立于2006年,是蔚蓝锂芯的全资子公司,是一家专注于圆柱三元锂电芯的制造商,旗下拥有三个大型生产基地,累计向全球四十多个国家,数百家企业出口了超过十五亿颗电芯。
- 产品特点:天鹏电源的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于智能出行、电动工具、智能家居等领域。
- 市场认可度:天鹏电源电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品以高品质和高性能著称。
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比克电池(BAK)
- 背景:深圳市比克动力电池有限公司成立于2005年,主要业务涉及消费数码电池、动力电池、电池回收三大业务,旗下产品和服务包括圆柱、方型和聚合物电芯,以及电池封装、电池解决方案等。
- 产品特点:比克电池的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于新能源汽车、消费类产品及后备储能等领域。
- 市场认可度:比克电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品广泛应用于多个领域,深受消费者信赖。
国际品牌
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松下(Panasonic)
- 背景:松下电器(中国)有限公司旗下的电池业务属于其汽车电子和机电系统板块,涵盖一次性电池和二次电池,其中二次电池包括锂离子电池等,广泛应用于消费类设备、电动汽车、储能系统等领域。2008年,松下并购三洋电机,进一步拓展了其在动力电池领域的业务。
- 产品特点:松下18650电池以高性能和高可靠性著称,具有高能量密度、长循环寿命和良好的安全性,被广泛应用于笔记本电脑、移动电源、电动汽车等领域。
- 市场认可度:松下电池在行业内具有较高的市场认可度,是特斯拉等知名电动汽车制造商的电池供应商之一。
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三星 SDI
- 背景:三星SDI始创于1970年,前身为三星电管株式公司,现主要以绿色能源和尖端材料为两大核心,开展电动汽车、IT、储能用二次电池业务和半导体、显示器用电子材料业务。旗下能源解决方案业务涉及小型锂离子电池、汽车电池、ESS电池三大类。
- 产品特点:三星SDI的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于笔记本电脑、移动电源、电动汽车等领域。
- 市场认可度:三星SDI电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品广泛应用于多个领域,深受消费者信赖。
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LG 新能源(LG Energy Solution)
- 背景:LG新能源是原LG化学旗下锂电池事业部,于2020年被独立拆分成立的上市公司,全方位布局动力电池、小型电池和储能电池领域,产品覆盖新能源汽车、电动船舶、航空航天全场景。LG新能源提供融合多项创新技术的动力电池单体、模组、BMS及电池包系列产品,覆盖从电池生产到回收利用的全生命周期。
- 产品特点:LG新能源的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于笔记本电脑、移动电源、电动汽车等领域。
- 市场认可度:LG新能源电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品广泛应用于多个领域,深受消费者信赖。
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村田(muRata)
- 背景:村田制作所于2017年正式收购索尼集团旗下电池业务而进入蓄电池行业,主要产品涉及小型电子设备、智能手机、电动工具等家庭用工业用蓄电池系统领域,涵盖圆柱、层压型、小型、微型锂电池产品。
- 产品特点:村田的18650电池具有高能量密度、长循环寿命和高安全性等特点,被广泛应用于小型电子设备、智能手机、电动工具等领域。
- 市场认可度:村田电池在行业内具有较高的市场认可度,其产品以高品质和高性能著称。
四、锂离子电池的特性
(一)高能量密度
锂离子电池具有较高的能量密度,这意味着在相同体积或重量的情况下,锂离子电池能够存储更多的电能。例如,常见的 18650 锂离子电池能量密度可达 250Wh/kg 左右,而传统的镍镉电池能量密度仅为 50Wh/kg 左右。高能量密度使得锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车等领域具有显著优势,能够满足设备对长时间续航和高功率输出的需求。
(二)长循环寿命
锂离子电池的循环寿命较长,一般可达到 500 至 2000 次充放电循环。例如,磷酸铁锂(LFP)18650 电池的循环寿命可达 1000 至 2000 次。长循环寿命意味着电池在多次充放电后仍能保持较高的容量和性能,降低了设备的维护成本和更换频率,特别适合电动汽车和储能系统等需要长期稳定运行的应用场景。
(三)低自放电率
锂离子电池的自放电率较低,通常每月自放电率仅为 5% 至 10%。这意味着电池在长时间存储后仍能保持较高的电量,方便用户随时使用。低自放电率使得锂离子电池在备用电源、应急设备等领域具有良好的应用前景,能够确保设备在关键时刻正常工作。
(四)无记忆效应
锂离子电池不存在记忆效应,用户无需在充电前完全放电,可以随时进行充电。这为用户提供了极大的便利,避免了因忘记放电而导致的电池性能下降问题。无记忆效应使得锂离子电池在便携式电子设备、电动工具等领域得到了广泛应用,提高了设备的使用效率和用户体验。
(五)环保性能好
锂离子电池不含有害重金属,如汞、镉、铅等,对环境友好。在电池生产和使用过程中,锂离子电池对环境的污染较小,符合现代社会对环保的要求。随着环保意识的不断提高,锂离子电池在各个领域的应用将更加广泛,为推动可持续发展做出贡献。
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