解密18650电芯生产全过程

一只新的电芯就这样诞生了。每一只电芯都需要穿上按容量分类的“新衣服”PVC套管。

不同的容量对应了不同的PVC封套，这里我们看到了绿、蓝、粉等多个色，丰富的外观颜色增添了电芯时尚感。

电芯的生产过程三：首次充电和测试

电芯在注入电解液后，实际上还没有存上电，而且此时正负极表面的状态也没有达到稳定，必须通过首次充电才能够正常使用，这种首次充电称之为“化成”。首次充电时需要充入额外的电量，用来在电极表面产生保护膜，这层保护膜正是锂离子电池低自放电的奥秘所在。同时，保护膜的性质也影响电池的性能和寿命。因此，化成工艺十分重要。化成采用分容柜完成。

电芯是化学品，为了保障使用安全和寿命，在出厂前需要做好配对按盒分装，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(Current Interrupt Device)泄压安全阀和PTC(Positive Temperature Coefficient)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1865