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18650是鋰離子電池的鼻祖--日本索尼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，又稱18650鋰電池（18650 lithium batterie），18表示電池的直徑，65表示電池的長度，0表示為圓柱型電池，各參數的均以毫米為單位。其工作原理是通過鋰離子不斷的進行嵌入和脫嵌運動，同時與電子相結合。鋰電池鋰的基本結構由正極、負極、隔離膜、電解液和外殼五部分組成，常見的性能參數有開路電壓、工作電壓、額定容量、放電深度、自放電率、電池能量和電池內阻等。主要可以分為鋰金屬電池、鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池等幾類。

1912年，鋰金屬電池的概念由美國化學家吉爾伯特·路易士（Gilbert N. Lewis）提出并進行了相關研究；而鋰離子電池的研究則始于20世紀70年代，由英國科學家斯坦利·惠廷厄姆（M. S. Whittingham）等人開始。20世紀90年代初，18650型電池最初被設計用于索尼的攝像機中，這個形狀系數由其所應用的電子設備的幾何特征，即65mm的長度是由攝像機的寬度來定義的，而直徑18毫米則是根據安全性計算得出的允許最大尺寸。

18650鋰電池分為鋰一次電池與鋰二次電池，前者是一種不可充電電池，也稱為鋰原電池，通常由鋰金屬作為負極、非水電解質溶液作為電解質和正極材料（如二氧化錳）構成；后者是一種可充電電池，也被稱為蓄電池，最常見的是鋰離子電池，通常由碳負極（如石墨）、鋰鹽電解質溶液和正極材料（如金屬氧化物）構成。

18650鋰電池已成為主流電池，具有體積小、重量輕、可快速充電、能量高等優點，和其他類型電池相比，其擁有優越的綜合性能，表現出極強的競爭優勢。廣泛應用于各種設備和領域，如便攜設備、儲能、工業領域，代表前沿趨勢的新能源汽車也正是其中之一。

發展歷史

1912年，鋰金屬電池的概念由美國化學家吉爾伯特·路易士（Gilbert N. Lewis）提出并進行了相關研究。

1970年，艾克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。

1982年伊利諾伊理工大學(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關注，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料，具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。

1990年，日本的索尼正式宣布他們正在生產一種新的可充電電池，該電池的化學能幾乎是之前Ni-Cd體系電池的三倍。同年3月，索尼公司的Nagarua在三屆國際電池研討會上詳細地介紹了這款新電池，1991年生產的第一批鋰離子電池僅用于HP-211等幾種型號的手機，電池采用的圓柱形狀系數分別為14500和20500。然而，18650型鋰離子電池的形狀系數卻成為了行業標準，18650型電池最初被設計用于索尼攝像機中，因此，這個形狀系數由其所應用的電子設備的幾何特征，即65mm的長度是由攝像機的寬度來定義的，而直徑18毫米則是根據安全性計算得出的允許最大尺寸。

2017年，松下繼續從日本為特斯拉Model S和Model X車型供應18650電池。

工作原理

18650鋰電池完整的工作過程可以分為充電過程與放電過程兩部分。

充電過程是電池內部的鋰離子從正極(陰極)脫出，經過電池電解液和隔膜的微孔到達電池的負極(陽極)并嵌入，在這個過程中，電池正極發生氧化反應，負極發生還原反應，所以電池外部電路上表現為電子由正極向負極移動。

充電正極上發生的反應為：LiCoO2=Li1-xCoO2+XLi++Xe-

充電負極上發生的反應為：6C+XLi++Xe-=LixC6

充電電池總反應：LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6

放電過程是在電池內部，鋰離子從負極(陽極)脫出，經過電池電解液和隔膜的微孔到達電池的正極(陰極)并嵌入，在這個過程中，電池正極發生還原反應，負極發生氧化反應，所以電池外部電路上表現為電子由負極向正極移動。

放電反應：Li+MnO2=LiMnO2

正極材料：可選的正極材料很多，主流產品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照：

正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。充電時：LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放電時：Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4

負極材料：多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入。

充電時：xLi++xe-+6C→LixC6；放電時：LixC6→xLi++xe-+6C

結構組成

電池正極

電池正極是18650鋰離子電池的重要組成部分之一，正極所采用的材料種類會直接決定電池的工作性能。18650鋰離子電池的正極材料大多為嵌鋰的過渡金屬氧化物，或聚陰離子化合物(如LiMOx。和LiMPO4，其中M為過渡金屬元素：Co、Ni、Mn、Fe、V等元素中一種或多種)，目前常用的正極材料有LiNiO2、LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等。

電池負極

電池負極材料是鋰離子嵌入的載體，負極材料的種類會直接關系到鋰離子電池的整體能量密度。電池負極材料約占了整體電池成本的5％-15％，鋰離子電池的負極材料多以天然石墨與人造石墨為主，近年來，隨著鋰電技術的不斷發展中間相炭微球(Mesocarbon microbeads，簡稱MCMB)、鈦酸鋰、硅基負極、金屬鋰等新型材料的使用也在逐步增長之中。

電池隔膜

18650鋰離子電池的隔膜材料是一種具有微孔結構的薄膜，不同隔膜的孔徑大小、孔隙率、孔徑分布及透氣率等參數會有顯著的差別，隔膜材料的性能一定程度上決定了電池的界面結構、內阻，同時，隔膜的性能也會直接影響到電池的容量、充放電循環特性以及安全性能等特性。鋰離子電池中隔膜的主要作用是為了防止正負極的短路現象發生，將兩個電極分隔開來；除此之外，由于電池的電解液為有機溶液，所以隔膜還必須具備耐有機溶液的性能。

電解液

18650鋰離子電池中的電解液是鋰離子進行擴散的介質，一般由鋰鹽(LiPF6、LiClO4等)、有機溶液(PC、EC、DEC、EMC等)和添加劑(成膜、阻燃、導電、過充保護等作用的添加劑)構成。電解質一般需要有較高的離子電導率、熱穩定性以及化學穩定性。

集流體

集流體是18650鋰離子電池中具有匯集電流并對外輸出電流功能的金屬箔片，對于18650鋰離子電池體系而言，由于活性物質所產生的微電流需要通過匯集到集流體上，然后再進行較大電流的外輸，所以集流體箔片需要與電池內部的活性物質充分接觸；18650鋰離子電池的正極通常使用鋁箔作為集流體，而負極通常使用銅箔作為集流體，且兩者的純度都要求在98％以上，隨著18650鋰離子電池應用場景的不斷增多，人們對于電池能量密度的要求也在不斷提高，因此眾多科研工作者在降低集流體的厚度和密度上一直在不斷做出嘗試。

性能參數

18650鋰電池主要的性能參數包括：容量、工作電壓等。常見的可充18650鋰電池標稱電壓為3.6或3.7V，充滿電時為4.2V，其主流容量范圍從1800MAH到2600mAh（動力電池容量多在2200~2600mAh），部分型號容量甚至標稱3500或4000mAh以上。

參考資料：

技術特征

內阻

18650鋰電池內阻的大小會影響到電池的正常使用。隨著使用時長的增加內阻會逐漸增大，目前工藝較好的18650鋰電池內阻一般在15毫歐左右，50毫歐左右為正常，50-100可以正常使用，但性能稍有衰減，100以上需要并聯使用。

壽命

容量大、能量高和較長的使用年限。鋰電池壽命指的是電池經過長時間的使用，容量逐漸衰退，當電池容量降低至初始容量的70％左右時，判定無使用壽命，電池按照合理的使用方法，壽命可達6年。18650鋰電池每充電一次和放電一次為一次充放電循環，一般來說，其理論壽命為循環充電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。

自保存

電量自保存能力強。鋰電池月自放電率范圍一般在5％-9％。

不可逆

容量不可逆性。鋰電池進行放電時，第一次循環放電容量要小于充電容量。過度放電會對鋰離子電池的電極造成永久性傷害，陽極材料的排放導致鋰離子過度釋放，從而產生凹陷的層狀結構。過度充電使鋰離子強行塞進陰極碳孔中，造成一定數量的鋰離子無法釋放。

電池特點

優點

容量大

18650鋰電池的容量普遍在1200mAh至3600mAh之間，遠高于一般電池的800mAh左右。如果將多個18650鋰電池組合成電池組，其總容量甚至可以輕松突破5000mAh。

壽命長

18650鋰電池的使用壽命很長，正常使用時循環壽命可達500次以上，是普通電池的兩倍以上。

無記憶效應

18650鋰電池的激活并不需要特別的方法，在正常使用中鋰電池會自然激活。不需要用“前三次12小時長充電激活”方法，其實際上也不會有效果。

內阻小

18650鋰電池的內阻相對較小，這意味著它能更好地抵抗電流的損耗，從而延長了設備的待機時間。

缺點

容量降低

18650鋰電池的容量會隨著使用而逐漸降低，使用完成后的處理復雜，處理不好還容易污染環境。

受溫度影響大

18650鋰電池在高溫和低溫環境下使用時，性能會降低，實驗結果表明，18650三元鋰電池在低溫下放電曲線相對平滑，穩定性可靠。在-20℃環境下電池以0. 2C倍率放電時容量相比常溫25℃ 下降約25% 左右。而磷酸鐵鋰電池在-20℃放電容量下降50% 左右。

分類

18650鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

18650鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、天然石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

雖然鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達到3860瓦/公斤。但是由于其性質不夠穩定而且不能充電，所以無法作為反復使用的動力電池。而鋰離子電池由于具有反復充電的能力，被作為主要的動力電池發展。但因為其配合不同的元素，組成的正極材料在各方面性能差異很大，導致業內對正極材料路線的紛爭加大。

參考資料：

18650磷酸鐵鋰電池：磷酸鐵鋰電池也是一種鋰離子電池，其正極材料為磷酸鐵鋰（LiFePO4），負極材料為碳（石墨礦）。在充電和放電過程中，鋰離子在正負極之間移動，具有較高的性能和安全性，因此在電動汽車、儲能系統等領域得到了廣泛應用。

電池標準

2023年6月14日，歐洲議會正式通過了《歐盟電池與廢電池法》，亦稱《歐盟新電池法》。該法規定，只有具備碳足跡聲明和標簽以及數字電池護照的電動汽車電池和可充電工業電池才能進入歐盟市場。《歐盟新電池法》適用于投放歐盟市場的所有類別的電池，無論電池是在歐盟生產的還是進口的，無論電池單獨使用或被納入電器、輕型交通工具或其他車輛，或以其他方式添加到產品中。

2023年3月，中國按照《國務院辦公廳關于深化電子電器行業管理制度改革的意見》（國辦發〔2022〕31號）有關要求，對電子電器產品使用的鋰離子電池和電池組實施強制性產品認證（CCC認證）管理，鋰離子電池和電池組適用標準為GB31241，不包括電子煙用鋰離子電池和電池組。