科普：淺談圓柱型電芯類型

前言

作為新能源汽車的 " 大心臟 "，動力電池近年發展迅速，無論是產業規模，還是產品類別都有長足發展。眾所周知，搭載在產品上的動力電池往往并不是單一電池，是由若干電芯模組化裝配組成的，這些電芯基于不同的應用場景，于是出現了不同的電芯類型。

電芯是指電池中的核心組件，通常是一個能夠存儲和釋放電能的化學能量儲存裝置。電芯的外觀通常可以用來區分不同類型的電池。基于電芯外觀類型進行分類，可將其分為圓柱電芯、軟包電芯、以及方形電芯。

簡介

發展歷史

圓柱型電芯發展悠久，自有干電池推出以來，電池基本都是以圓柱型外觀為主。然而，隨著新能源產業和儲能產業的發展，電池類型逐漸豐富起來。而作為經典外觀類型的 "圓柱型電芯" 也有了一定進化。在動力電池逐漸衍生出18650、21700、26650 等類型。

命名規則

圓柱型電芯制作工藝成熟，外形也比較嚴整，所以為了區分其規格和成分。有一套成熟的命名方式。其命名規則通常基于其尺寸、形狀、化學成分和其他特性。以下是一些常見的圓柱形電芯命名規則的要點：

尺寸標識： 電池的尺寸通常由其直徑和長度表示。例如，18650電池的直徑為 18 毫米，長度為 65 毫米，0 指的是圓柱型。

化學成分標識： 電池的化學成分也可能被包含在其名稱中。例如，鋰離子電池通常被標識為 Li-ion。

電池類型標識： 電池類型也可能在名稱中得到反映，例如，鋰聚合物電池（Li-Polymer）。

制造商標識： 制造商的信息通常也包含在電池的型號中，以便區分不同廠家的產品。

容量標識： 電池的容量通常以毫安時（mAh）或安時（Ah）為單位表示，表示電池能夠在一定電流下供應電能的時間。

舉例來說，一個典型的18650電池可能有如下命名："18650 Li-ion 2500mAh"，這表示這是一種直徑為 18 毫米、長度為 65 毫米的鋰離子電池，容量為 2500 毫安時。

這只是一種通用的命名規則示例，實際上可能會有一些變化。在購買電池時，建議查看電池的規格表和制造商提供的信息，以確保選擇的電池符合特定應用的要求。

結構

以下為常見圓柱型電芯結構，詳見下圖：

1、普通用圓柱形鋰離子電池由外殼、蓋帽、正極、負極、隔膜及電解液組成。一般電池外殼為電池的負極，蓋帽為電池的正極，電池外殼采用鍍鎳鋼板。

2、動力型圓柱形電池重要差別在于電池的導電連接結構，因為動力鋰電池一般應用電流比較大，要專門的大電流結構設計。

圓柱電芯特點

圓柱電芯一般外披鋼殼或鋁殼，結構穩定、能量密度高。圓柱鋰電池電芯一般用于動力電池上，比如典型的特斯拉 Model 3 搭載的21700電芯，一度讓21700風靡電芯市場。

然而，圓柱型電芯也并非都是優點，它的缺點同樣也比較明顯。比如飽受詬病的空間利用率問題，圓柱外形在模組化的情況下，會造成較大的空間浪費，這點遠遜于更利于堆疊的軟包和方形電芯。

以下，大致歸納了有關圓柱電芯的一些優勢和劣勢，方便大家更直觀的了解其特點。

優勢

較高的能量密度

圓柱形電芯通常具有相對較高的能量密度，這意味著它們能夠提供相對較大的電能存儲在相對小的體積內。一般單節圓柱式鋰電池的額定能量密度在 300～500Wh/kg 之間，其比功率可達 100W 以上。根據不同型號規格的產品，該類產品的實際性能有所差異。

良好的散熱性能

由于其圓柱形狀，電芯表面積相對較大，這有助于散熱。這對于電池在高負載或高溫條件下的性能穩定性至關重要。當然散熱性能相比軟包電池還是有所差距，軟包電池的比熱面積更大，但是，軟包電池外殼相對柔軟，容易因此破發生漏液。

相對較長的壽命

首先，圓柱形電芯的設計通常能夠提供較長的循環壽命，尤其是在可充電電池中；其次，圓柱型電芯生產工藝成熟、PACK 成本較低、電池產品良率較高、散熱性能好，也提高了使用壽命。

穩定性高

首先，圓柱形電池一般為密封蓄電池，使用過程中不存在維護問題；然后，電池外殼一般耐壓高，使用過程中不會出現如方形、軟包裝電池膨脹等現象。

劣勢

空間利用效率較低

圓柱形電芯的形狀可能會導致在設備內部空間利用效率較低，特別是在一些緊湊型設備中。相對于方形電芯，圓柱形電芯在堆疊時可能會留下較多的空隙，導致空間浪費。

重量較大

相較于一些其他形狀的電芯，圓柱形電芯在相同容量下的重量可能較大，這對于一些輕量化要求較高的應用可能不太適合。尤其在動力電池上，會增加車輛的自重，影響續航里程。

可塑性較差

相對于軟包電芯等柔性電芯，圓柱形電芯在形狀上相對剛性，因此在某些特殊設計需求下可能不太靈活。這種較差的可塑性使得裝配方式極為固定，欠缺靈活性。

圓柱型電芯類型

圓柱型電芯類型豐富，根據各自的性能特點在不同領域都有特殊應用。小編整理了 14500、16340、18650、21700、26650、46800 等六款電芯。

為方便大家直觀了解這些電芯的區別，我們匯總了 6 種電信的主要信息，制成表格，大家可以自行對比，以下為電芯詳情：

14500 電池

14500 電池是一種直徑為 14 毫米、高度為 50 毫米的鋰電池。這種電池一般為 3.7V 或 3.2V，標稱容量相對較小，比 10440 電池大一點，一般為 1600mah，放電性能優越，應用領域主要是消費電子，如無線音頻、電動玩具、數碼相機等。

16340 電池

16340 電池是一種直徑為 16 毫米、高度為 34 毫米的鋰電池。也被稱為 CR123A 或 RCR123A 電池。其標稱電壓通常為 3.7 伏特，這是鋰離子電池的典型工作電壓。

容量可以因制造商和型號而異，但一般在 600 毫安時（mAh）到 1200mAh 之間。這決定了電池能夠在一次充電中提供的電能。16340 電池常用于一些特殊的電子設備，例如高亮手電筒、激光指示器、照相機閃光燈等，因為它們相對小巧但能提供較高的電能密度。

18650 電池

18650 電池是一種直徑為 18 毫米、高度為 65 毫米的鋰電池。18650 是鋰離子電池的鼻祖 -- 日本 SONY 公司當年為了節省成本而定下的一種標準性的鋰離子電池型號。

它最大的特點是能量密度非常高，幾乎達到 170 瓦時 / 公斤。因此，這種電池是一種性價比很高的電池。我們經常看到的大多數電池都是這種電池，因為它是一種相對成熟的鋰電池，在各個方面都具有良好的系統質量穩定性。

18650 電池壽命理論為循環充電 1000 次，由于單位密度容量很大，所以大部分用于筆記本電腦電池。除此之外，因 18650 在工作中的穩定性能非常好，廣泛應用于各大電子領域：常用于高檔強光手電、隨身電源，無線數據傳輸器，電熱保暖衣、鞋，便攜式儀器儀表，便攜式照明設備，便攜式打印機，工業儀器，醫療儀器等

21700電池

21700 電池是一種直徑為 21 毫米、高度為 70 毫米的鋰電池。由于其體積增大，空間利用率增大，可提高電池單體和系統的能量密度，其體積能量密度遠高于 18650 電池，廣泛應用于數碼、電動汽車、平衡車、太陽能鋰電池路燈、LED 燈、電動工具等。

21700 電池最早是由松下為美國特斯拉公司開發的。在 2017 年 1 月 4 日的投資者見面會上，特斯拉宣布與松下聯合研發的新型 21700 電池開始量產，這款電池將在 Gigafactory 超級電池工廠生產。特斯拉 CEO 馬斯克表示，21700 型電池的電量密度是目前世界上能量密度最高且成本最低的電池，售價也將更平易近人。

以 Model 3 的 21700 型電池系統為例，能量密度在 300Wh/kg 左右，比原來 Model S 使用的 18650 電池能量密度提升 20% 以上，單體容量提升 35%，系統成本降低 9% 左右。從一開始，21700 巨大的優勢便引發業界廣泛關注和研究。

26650 電池

26650 電池是一種直徑為 26mm、高度為 65mm 的鋰電池，標稱電壓為 3.2V。標稱容量為 3200mah，這種電池具有優良的容量和高度的一致性，已逐漸成為 18650 電池的替代趨勢，許多產品在動力電池方面也會逐漸受到青睞。

一般用于用于電動工具、照明、風光儲能、電動車、玩具、儀器儀表、ups 后備電源、通訊設備、醫療設備及軍工燈領域。常見的有用鎳鈷錳正極材料、磷酸鐵鋰材料做成的鋰電池—— INR26650-3.6V-4500mAh、IFR26650-3.2V-3200mAh。

46800 電池

一般也稱為4680電池，即直徑 46 mm、高 80 mm 的圓柱電池，目前特斯拉使用的 18650 和 2170 電池也符合這一命名規則，其中 18650 電池最后一個「0」的含義是圓柱，只不過 2170、4680 電池省略了。

直徑「46 mm」這個指標，從安全性來看，雖然整車電池節數減少可以降低 BMS 的管理難度，但是大電芯的散熱是個難題，46 mm 是個平衡范圍內的點。從提升續航和降本的角度來看，特斯拉認為 46 mm 以后整車的續航開始下降，同時降本的邊際效益變得非常低，因此 46 mm 是最優解。另外從內部應力和角度來看，46 mm 也是一個比較臨界的點，在化學性能、生產工藝沒有本質上的突破前，46 mm 是一個黃金尺寸。

充電頭網總結

圓柱型電芯作為目前三種電芯類型中最規范，歷史最久的電芯類型。目前正處于高速發展的勢頭，幾乎每過一段時間就會有新的型號迭代，并成為主流。

開始奠定圓柱電芯在動力電池上地位的是 18650 電芯。而隨后，為了尋求單體容量的增加，特斯拉聯合松下研發出了容量更高、性能更佳的 21700 電芯。如今，為了適應不同應用產品，除了主流的 18650、21700、26650。適配數碼等小產品的 14500，以及追求極致容量的4680的電芯類型也備受歡迎。

從圓柱電芯發展的趨勢而言，更高的能量密度、更好的安全性能、新材料的探索始終是其發展的三大主流方向。這些趨勢的發展推動了圓柱型鋰電池在各個領域的廣泛應用，并使得其在不斷變化的市場中保持競爭力。未來，隨著技術的進一步創新和市場需求的演變，圓柱型鋰電池有望繼續迎來更多新的發展機遇。