電芯的生產(chǎn)過(guò)程三：首次充電和測(cè)試

　　電芯在注入電解液后，實(shí)際上還沒(méi)有存上電，而且此時(shí)正負(fù)極表面的狀態(tài)也沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定，必須通過(guò)首次充電才能夠正常使用，這種首次充電稱之為“化成”。首次充電時(shí)需要充入額外的電量，用來(lái)在電極表面產(chǎn)生保護(hù)膜，這層保護(hù)膜正是鋰離子電池低自放電的奧秘所在。同時(shí)，保護(hù)膜的性質(zhì)也影響電池的性能和壽命。因此，化成工藝十分重要。化成采用分容柜完成。

　　電芯是化學(xué)品，為了保障使用安全和壽命，在出廠前需要做好配對(duì)按盒分裝，每盒200只。確保三個(gè)一致性：容量一致、內(nèi)阻一致、電壓一致。如此方能正常出廠，否則把被打入冷宮，淪為B級(jí)、C級(jí)電芯。

　　第一個(gè)測(cè)試，容量。為了確保容量測(cè)試的準(zhǔn)確性，該廠采購(gòu)了行業(yè)領(lǐng)先的貝爾全自動(dòng)分容柜，滿足每日上萬(wàn)只的分容需求。新誕生的電芯，需要做5個(gè)循環(huán)老化測(cè)試，把不能工作或者容量有偏差的挑選出來(lái)。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18287-2013《移動(dòng)電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規(guī)范》，按照0.2C充放電測(cè)試。以合適的電流充電至 4.20V截止（高壓版本需要充到4.30V或4.35V），靜置一段時(shí)間（15min以上）使電池溫度接近室溫且電池內(nèi)極化基本消散。測(cè)試采用0.2C 放電至2.75V終止電壓，達(dá)到所標(biāo)注的容量，才算合格。這里的C是一個(gè)倍率單位，以2600mAh電芯放電為例，0.2C則為520mA放電。

　　第二個(gè)測(cè)試，內(nèi)阻。現(xiàn)在電芯廠都配有內(nèi)阻自動(dòng)篩選機(jī)器，可流水線篩選。18650三元材料，內(nèi)阻在70毫歐以內(nèi)，都算合格品；低于30毫歐的算是特挑極品了。如果是磷酸鐵鋰或者鈦酸鋰，內(nèi)阻能做到20毫歐以內(nèi)。

　　第三個(gè)測(cè)試，電壓。同一裝箱里面的電芯電壓3.7V 0.05，方便多節(jié)并聯(lián)或者串聯(lián)使用下，整箱抽出使用。每一箱的電芯都做過(guò)三個(gè)一致性配對(duì)，因此不推薦跨箱使用，這也是國(guó)際上通用的方法。

　　除了一致性測(cè)試，每一個(gè)批次的電芯還需要抽查完成撞擊、震動(dòng)、穿刺等數(shù)十項(xiàng)破壞性測(cè)試，杜絕隱患，確保每一個(gè)批次品質(zhì)最佳。

　　在此次工廠拜訪學(xué)習(xí)即將結(jié)束時(shí)，為了能近距離的了解電芯的安全結(jié)構(gòu)，筆者將剖析一支全新的18650電芯，一探內(nèi)部究竟。18650電芯在內(nèi)部硬件設(shè)計(jì)有兩重保護(hù)，分別是CID（Current Interrupt Device）泄壓安全閥和PTC（Positive Temperature Coefficient）熱敏電阻。其中安全閥是每一顆18650電芯的標(biāo)配，也是最重要的一道防爆屏障，沒(méi)有之一。

　　CID和PTC的工作原理：當(dāng)電芯內(nèi)部溫度異常，由于過(guò)充電、短路等原因產(chǎn)生大量氣體，氣壓升高到1.0-1.2Mpa時(shí)，安全閥上的碗型鋁片會(huì)向上彈起，與下面的鋁片脫離接觸，使電路立即斷開，若是壓力繼續(xù)上升，安全閥將破裂，開啟排除內(nèi)部氣體使內(nèi)部壓力釋放出來(lái)，避免壓力過(guò)高造成爆炸。而Prismatic方形軟包封裝的電芯，內(nèi)部氣壓升高時(shí)，最常見(jiàn)的是“懷孕”鼓包現(xiàn)象。其次PTC熱敏電阻，當(dāng)電池輸入輸出電流過(guò)高時(shí)，PTC會(huì)發(fā)熱升溫，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，PTC電阻會(huì)突然增大，切斷外界電流輸入電芯或阻止電芯內(nèi)部電流輸出，讓電芯停止工作。除了以上兩者外，電池還有不為人知的第三道防線——隔膜。當(dāng)電池升溫到160攝氏度以上時(shí)，隔膜中的微孔會(huì)閉合，使正負(fù)極被物理隔離，電池自然不會(huì)再輸出電流。

　　既然18650電芯本身是如此安全，為何移動(dòng)電源起火事故依然不算罕見(jiàn)呢？奧秘就在移動(dòng)電源本身。移動(dòng)電源的外殼等組件往往常用到塑料。塑料本身是易燃物，遇到高溫可以自燃。合格移動(dòng)電源的USB輸出有短路保護(hù)，所以當(dāng)輸出被短路時(shí)不會(huì)有大電流通過(guò)。但是移動(dòng)電源內(nèi)部還有從18650到電路板的鎳片或者導(dǎo)線等連接。若是這部分不幸短路了，那么輸出短路保護(hù)是完全無(wú)能為力的。而18650電芯本身的PTC只是在電池本身過(guò)熱之前能夠切斷電池的電流，由于電池的熱容量很可觀，升溫沒(méi)有那么快，或許在導(dǎo)線、鎳片都燒紅的情況下，電池還沒(méi)有熱到切斷輸出。這樣燒紅的鎳片和外殼的塑料接觸，發(fā)生火災(zāi)也就在所難免了。

　　合格的移動(dòng)電源往往對(duì)18650到電路板的導(dǎo)體進(jìn)行多重絕緣，且所用的絕緣體是耐高溫300度的高溫聚酰亞胺膠帶（麥拉片）和阻燃的青稞紙。同時(shí)這段導(dǎo)體有適當(dāng)?shù)墓潭ㄔO(shè)計(jì)，防止機(jī)械沖擊下導(dǎo)體移動(dòng)或變形。從而最大限度的保證短路不會(huì)發(fā)生。但是山寨移動(dòng)電源就隨意的多，要么沒(méi)有絕緣，要么就是絕緣不充分。特別是18650頭部，由于此處有裸露的負(fù)極和絕緣外皮包裹的負(fù)極。同時(shí)正極鎳片也經(jīng)過(guò)這里，若是不額外增加絕緣保護(hù)，正極鎳片邊緣一旦劃破外皮，就會(huì)立即造成短路。而山寨移動(dòng)電源往往內(nèi)部電池固定不好，電池晃來(lái)晃去，鎳片也彎來(lái)彎去的，這種概率更大了。

　　到此，一只18650電芯的誕生過(guò)程介紹完畢，隨著工廠門口等待裝箱的貨車，他們將運(yùn)往全國(guó)各地。即將開啟一段新的奇幻之旅，化作充電寶來(lái)到你的手中。

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