锂离子电池设计公式

锂离子电池设计公式一、叠片式聚合物锂离子电池设计规范1.设计容量为保证电池设计的可靠性和使用寿命，根据客户需要的最小容量来确定设计容量。设计容量（mAh）=要求的最小容量×设计系数（1）设计系数一般取1.03~1.10。2.极片尺寸设计根据所要设计电池的尺寸，确定单个极片的长度、宽度。极片长度Lp：Lp=电池长度－A－B（2）极片宽度Wp：Wp=电池宽度－C（3）包尾极片的长度Lp′：Lp′=2Lp+T'-1.0（4）包尾极片的宽度Wp′：Wp′=Wp-0.5（5）其中：A—系数，取值由电池的厚度T决定，当（1）T≤3mm时，对于常规电芯A一般取值4.5mm，大电芯一般取值4.8mm；（2）3mm＜T≤4mm时，对于常规电芯A一般取值4.8mm，大电芯一般取值5.0mm；（3）4mm＜T≤5mm时，对于常规电芯A一般取值5.0mm，大电芯一般取值5.2~6.0mm；（4）5mm＜T≤6mm时，对于常规电芯A一般取值5.2mm,大电芯一般取值5.4~6.0mm。B—间隙系数，一般取值范围为3.6~4.0mm；C—取值范围一般为2.5~2.6mm（适用于双折边）；T'—电芯的理论叠片厚度，3.极片数、面密度的确定：确定极片的数量N，并根据电池的设计容量来确定电极的面密度，电池的设计容量一般由正极容量决定，负极容量过剩。在进行理论计算时，一般正极活性物质的质量比容量取140mAh/g，负极活性物质的质量比容量取300mAh/g。N=（T-0.2）/0.35±1（6）注：计算时N取整，并根据面密度的值来调整N。S极片=Lp×Wp（7）C设=C正比×S极片×N×ρ正×η正（8）C负=C设×υ（9）=C负比×S极片×N×ρ负×η负（10）其中：S极片—单个极片的面积；C正比—正极活性物质的质量比容量，一般取值140mAh/g；η正—正极活性物质的百分含量；ρ正—正极极片的双面面密度（g/m2）；C负—负极的设计容量；υ—负极容量过剩系数，一般常规电池取值1.00~1.06；DVD电池以及容量大于2000mAh的取值1.05~1.12；C负比—负极活性物质的质量比容量，一般取值300mAh/g；η负—负极活性物质的百分含量；ρ负—负极极片的双面面密度（g/m2）；4.极片厚度的确定：为保证极片中活性物质的性能发挥，涂布后的极片要进行适当轧片，一般根据材料的压实密度来确定不同面密度的极片的轧片厚度。表1.不同材料的压实密度材料压实密度/g/m3正极材料3.50~3.90国产负极材料BF1.45~1.65进口负极材料MCMB1.60~1.805.隔膜尺寸的确定现在使用的隔膜的规格一般为厚度0.020mm、0.022mm的，隔膜的长度Ls、宽度Lt由以下公式确定：Ls=(Wp+0.5)×(2×N＋2)（11）Lt=Lp＋Ψ（12）其中：Ψ—隔膜宽超出极片的长度，范围为2.0~4.0mm，一般取3.0mm.6.包装袋的设计6.1槽深设计根据叠片后电芯的厚度T'确定铝塑包装膜的槽深H，为避免铝塑包装膜的二次拉伸，冲槽深度原则上等于叠片后电芯的厚度。T'=T正＋T负+T隔膜（13）=h正×N正＋2h单＋h负×N负＋h隔膜×（N负＋1）×2（14）H=T'±0.1（15）注：以上计算针对单冲槽槽深设计，目前只能满足冲槽深度≤4.2mm的，对于4.2~5.0mm槽深的要依据生产上所能达到的实际尺寸。其中：T正—正极片的总厚度；T负—负极片的总厚度；T隔膜—叠成电芯后隔膜的总厚度，隔膜的厚度一般为0.020/0.022mm；h正—正极片（双面）轧片后的厚度；h单—正极单面极片轧片后的厚度；h负—负极片（双面）轧片后的厚度；N负—负极片的数量；h隔膜—隔膜的厚度.6.2包装袋膜腔长度的确定膜腔的长度与电芯的长度有以下关系：膜腔长度=电芯长度-A（16）注：参数A的确定参见公式（2）.6.3包装袋膜腔宽度的确定膜腔的宽度与电芯的宽度有以下关系：膜腔宽度=电芯宽度-B(17)B—系数，一般取值1.0~1.2mm.7.电解液量的确定根据电池的设计容量确定电解液的加入量MM=C设÷ξ（18）其中：ξ—一般为250~300，单位mAh/g.