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“*”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。
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