叠片式锂离子电池设计总结（容量、结构、极片、隔膜、电解液量等设计）

1、 PAGE7 / NUMPAGES7作者：一气贯长空叠片式锂离子电池设计总结（容量、结构、极片、隔膜、电解液量等设计） 1、设计容量为保证电池设计的可靠性和使用寿命，根据客户要求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)（1）电池设计系数一般取值1.080.01，难度大时可取1.06；（2）增容型电池设计系数取值要1.04。2.结构设计2.1膜腔长度设计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（2）A 系数，取值由电芯厚度T决定，当（1）T3mm时，对于常规电芯A一般取值4.5mm，大电芯一般取值4.8mm；（2）3mmT4mm时，对于常规电

2、芯A一般取值4.8mm，大电芯一般取值5.0mm；（3）4mmT5mm时，对于常规电芯A一般取值5.0mm，大电芯一般取值5.26.0mm；（4）5mmT6mm时，对于常规电芯A一般取值5.2mm, 大电芯一般取值5.46.0mm。2.2膜腔宽度设计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（3）B系数，一般取值1.01.2mm（适用于双折边）.2.3槽深设计根据电芯的理论叠片厚度T确定铝塑包装膜的槽深H，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= h正N正2h单h负N负h隔膜（N负1）2 （4）H = T0.1 （5）注：上式中由面密度确定的轧片后厚度要根

3、据对应材料压实密度的下限确定，即叠片厚度要用轧片厚度的上限来计算。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0.020/0.016mm；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.3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 = 膜腔长度C （6）极片宽度Wp ：Wp = 电芯宽度D （7）包尾极片的长度Lp：Lp= 2LpT1.0 （8）包尾极片的宽度Wp：Wp= Wp0.5 （9）其中：C 间隙系数，

4、一般取值范围为3.64.0mm；D 取值范围一般为2.52.6mm（适用于双折边）；T 电芯的理论叠片厚度。图1.双面极片、单面正极包尾极片示意图4. 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）/0.351（10）注：计算时N取整，并根据公式（12）计算的面密度值来调整N，常规电池的正极双面面密度要420g/m2，负极双面面密度200g/m2。S极片= LpWp （11）C设= C

5、正比S极片N正正（12）C负= C设 （13）= C负比S极片N负负（14）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；正 正极活性物质的百分含量；正 正极极片的双面面密度（g/m2）；C负 负极的设计容量； 负极容量过剩系数，一般常规电池取值1.040.02；DVD电池以及容量大于2000mAh的一般取值1.070.01；C负比 负极活性物质的质量比容量，一般取值300mAh/g；负 负极活性物质的百分含量；负 负极极片的双面面密度（g/m2）；5. 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，根据材料的压实密度来

6、确定不同面密度的极片的轧片厚度。表1.正负极材料的压实密度材料压实密度/g/m3正极材料3.700.20负极材料BF1.550.10负极材料MCMB1.700.106. 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)(2N2) （15）Lt = Lp 16）其中： 隔膜宽超出极片的长度，一般取3.0mm.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 （18）其中： 一般为270mAh/g.8. 极耳的选择根据电池的宽度和容量来确定极耳的尺寸，可参照下表进行选择。表4 电池尺寸、容量与极耳尺寸的关系电池宽/mm容量/mAh极耳宽/mm202.02012003.0/4.012005.09叠片类厚度设计计算公式根据公式判定电芯厚度是否满足客户要求，可参照以下公式进行：成品电芯厚度T 正极压片厚度（叠片对数-1）