锂电池 cid 锂电芯安全保护PTC和CID的介绍|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电芯安全保护PTC和CID的介绍

为了更加安全稳定，锂电池电芯在内部设计上有两重保护，一个是PTC(Positive Temperature Coefficient)，热敏电阻；另一个是CID(Current Interrupt Device)，安全防爆阀。

PTC属于可恢复的保护。PTC是正温度系数的热敏电阻，当电芯内部由于电流过大，或者发生外部短路时，内部温度升高，PTC阻值变大，电芯对于外部来说，相当于断路无输出；当温度降低时，阻值恢复，电芯恢复正常输出。这一层保护，防止了电芯在高温时继续放电，更好地保护了电芯的安全性。

CID属于不可恢复的保护，安全防爆阀，也叫自毁装置，是电芯安全性保护的最后一道屏障。电芯在高温过流，过充，外部短路时，内部气压增高，到一定值，CID被气压冲开，脱离正极盖帽，电芯外部会出现0V无输出的情况。CID不可恢复。电芯在异常情况使用时，CID的作用防止了电芯出现爆炸起火的安全隐患，是电芯安全性不可缺少的一部分。

干货｜18650圆柱电池设计要点

来源：走进锂电技术

众所周知，市场上主流的锂离子电池按照壳体类型和形状可分为三大类：软包、方形铝壳和圆柱。自从2015年国内新能源汽车开始火爆以来，动力锂离子电池也是迎来了少见的黄金期，当然这是和国家政策和补助直接关联的。究竟软包、方形铝壳和圆柱三种类型电池哪一种最适合动力汽车？

事实上各有优点，且每家情况不一，所以是仁者见仁智者见智，讨论是没有结果和意义的。

后续我会分别对三种电池的一些重要的设计要点进行分析论述。本期我谈谈18650圆柱电池的工艺设计要点。

一、注液量：

一般来说，三元系18650 2.6-3.2Ah圆柱电池注液量在5-5.5g之间。具体注液量要看正负极材料的物理参数（比表面积、形貌、粒径分布）、卷绕松紧度、面密度、压实密度等。

如果注液量不足，会造成内部无法完全浸润，内阻偏大，循环次数少等。 严重的会导致析锂进而发生危险；如果注液量过大，会造成内部空间不足（内压大）、容量衰减快、增加成本等。这里说一下，注液量大会造成容量衰减快是因为负极，特别是温度高和在充电过程中的时候，富裕游离态电解液会和活性较大负极锂碳化合物反应，消耗有效物质。

一般厂家确定注液量的方法是将卷绕好的电芯浸入电解液中，计算前后差重，再富余0.2-0.4g，最后即为最佳注液量。当然，此方法虽然简单可行，但严谨性不足。最好的方法是梯度注液量分别做电化学性能实验，最终兼顾倍率、高低温、循环等。

具体的也要看电池的具体用途来确定合适注液量是比较科学的。

锰锂铁锂等原理基本类似。不赘述。

二、松紧度：

松紧度的计算是正极、负极、隔膜和卷针空隙的底面积总和除以圆柱电池内底面积。一般为88%-93%。

同样，具体松紧度要看电池的用途和你要求的最终电池的各项性能决定的。松紧度太低，会造成空间浪费成本增加、电解液难以浸润（耗液）、电芯晃动等；松紧度过高，会造成后续电芯膨胀导致的空间不足，影响电化学性能、内压大CID易断开等。

一般来说，倍率电池松紧度低一些，一般在91%以下；容量电池松紧度高一些，有的甚至能超过95%。其中原因可以可以思考一下，很简单。

需要说明的是，考虑到材料不同（如负极物性参数）、设计参数不同（如压实密度）等，后续电池膨胀系数也不同。我们设计的时候要实际综合考虑。

三、极耳数：

极耳数增加只能有限的增加电池的交流内阻，和最终使用过程中的直流内阻没有直接关系。且增加极耳数会增加电池工艺设计难度，增加成本和最终使用风险。所以为了增加最终电池容量或者倍率性能而片面增加极耳数是否可行，设计时一定要慎重。

原因大概说一下：增加极耳数意味着留白和极耳焊工序增加机器、材料和人工，成本自然增加；增加极耳数也会影响极片张力，造成张力不均，增加卷绕难度和风险；极耳处焊点包胶处理不当会刺穿隔莫；极耳处电流密度最大，电极电势最低，增加了析锂的概率。

一般设计是，容量电池正负极各一个极耳足以；倍率电池可以考虑多加极耳，但最终决定性能的是直流内阻。