型号为4047108的聚合物锂离子电池进行设计

北京理工大学珠海学院2011级化学电源设计聚合物锂离子电池工艺设计学院：专业：姓名：指导老师：化工与材料学院应用化学学号：职称：讲师中国·珠海二○一四年四月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的课程设计《聚合物锂离子电池工艺设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期：年月日《化学电源工艺设计》任务书

题目

聚合物锂离子电池工艺设计

专业：11应用化学班级：3班

学号：

姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

本课程设计为应用化学专业（电化学方向）的主要专业课——《化学电源工艺学》课程教学中的设计部分的教学环节。旨在培养学生综合运用专业理论和基本知识解决实际问题的能力，使之掌握工程设计技巧，提高动手能力，为将来从事设计工作奠定基础，同时培养学生科技论文的写作能力，为毕业论文的规范性打下基础。

一、主要内容：

1、确定工艺，选定设计方案；

2、完成工艺计算、物料恒算、工艺参数的确定等。3、给出简略的设备选型、初步的原材料成本、三废处理

二、基本要求：

1、掌握国家标准的检索与利用

2、掌握电池与电池组设计的一般步骤和设计程序

3、学会灵活运用电化学原理进行工艺参数确定、工艺计算的方法

4、了解电池结构、装配5、熟悉科技论文写作规范

三、主要参考资料：

1、王力臻，化学电源设计，化学工业出版社2、各种电池的相关国家标准

3、史鹏飞，化学电源工艺学，哈尔滨工业大学出版社

4、朱松然，蓄电池手册，天津大学出版社

5、郭炳坤，化学电源，中南大学出版社

完成期限：2014年

4

月

23日前

指导教师签名：

专业负责人签名：

年

月

日

聚合物锂离子电池工艺设计摘要本设计选用型号为4047108的聚合物锂离子电池进行设计，其中正极活性材料采用钴酸锂，负极活性材料采用中间相碳微球（MCMB），其标称容量为1900mA·h。我们还将生产聚合物锂离子电池的工艺流程，做出了简要说明。设计还参考了许多文献的正、负极混料配方，从中选出一个配方，再通过详细的物料衡算和成本核算计算出生产一个4047108聚合物锂离子电池所需的成本。关键词：聚合物锂离子电池；钴酸锂；工艺流程；物料衡算目录1前言 11.1聚合物锂离子电池简介 11.2聚合物锂离子电池研究进展 21.2.1干态聚合物电解质 21.2.2凝胶态聚合物电解质 21.2.3聚合物电解质添加剂 21.3聚合物锂离子电池的移动电源 32设计方案 42.1设计方案 42.2材料选择 42.2.1正极材料的选择 42.2.2负极材料的选择 52.2.3聚合物电解质膜 52.2.4电解液 53工艺流程 63.1工艺流程图 63.2工艺流程介绍 73.2.1正、负极材料混料 73.2.2正、负极制膜 73.2.3聚合物膜浸涂 73.2.4压制聚合物正、负极 73.2.5卷绕、入壳 73.2.6超声波焊接 73.2.7萃取 83.2.8烘干、电池包装和密封 83.2.9充电解液 83.2.10化成 83.2.11密封 83.2.12分选 83.2.13老化 83.2.14成品 84电池有关参数的计算及成本核算 94.1电池有关参数的计算 94.1.1电池最终尺寸 94.1.2带电状态裸电芯尺寸 94.1.3卷绕层数、极片面密度 104.1.4裸电芯、电池厚度 114.1.5卷芯计算 114.1.6极片、隔离膜尺寸计算 114.1.7电解液质量计算 124.1.8电芯质量计算 134.1.9容量计算 134.1.10内阻计算 134.2成本核算 145设备选型及车间布局 155.1设备选型 155.2车间布局 156三废处理 166.1NMP的处理流程 166.2废渣处理 166.3废水处理 166.4废气处理 177小结 18参考文献 19致谢 201前言伴随着科技的发展，人们对能源的需求越来越大，我们的能源结构也在不停的变化，从最早的化石能源，到现在的风力发电、水力发电和太阳能发电等。从能源结构的变化，我们不难发现，现在人们开始慢慢的意识到绿色能源的重要性。提到能源我们不得不面对的是能源的储备问题，能源储备需要的是电池，我们过去主要的储备电池是铅酸蓄电池、锌锰电池等。但是此类电池的性能远远不能满足人们的需求，且因为锂离子电池拥有较大的能量密度、较大的功率密度、无记忆效应、自放电较小和循环寿命长，所以1991年索尼公司将锂离子电池商品化后，锂离子电池迅速的占领了电池的市场。1.1聚合物锂离子电池简介锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系。该电池体系的研究始于20世纪80年代，1980年M.Armand等人首先提出用嵌锂化合物来代替次锂电池中的金属锂负极，并提出“摇椅式电池”（rockingchairbattery）的概念[1]。聚合物锂离子电池（LiquifiedLithiumIonBatteries），也称塑料锂离子电池（PlasticLithiumIonBatteries），均可简写为PLI电池，是指美国贝尔通讯研究中心1995年申请美国发明专利，于1996年三次国际会议上介绍的层压式锂离子电池，以与日本索尼株式会社1990年推出的锂离子电池相区别它们的正负极及隔膜都含有有机聚合物材料，但只有前者正、负极极膜及隔膜中都含有增塑剂经塑化后又被萃取出来，而且电池壳也是由两层或三层塑料薄膜夹一层铝箔压制成的塑铝软包装袋，称塑料锂离子电池也很符合实际。这类电池除和液体锂离子电池一样有高的工作电压（平均3.7V），因而有高的比功率，有长的循环寿命，基本无公害，无记忆效应等优点外，更有可以薄型化，容易改变形状，非常适合电器小型化发展趋势的要求，因此有大的发展空间。贝尔电池有接近液体锂离子电池的性能，但生产工艺十分复杂，特别是正极膜、负极膜、隔膜制备过程中均要先加入大量增塑剂，塑化后又要求把增塑剂全部提取出来，留出空隙吸收电解液，使得难于大规模生产于是引发了同样性能而省去增塑剂加入和提出过程的开发研究，比较成功的就是所谓凝胶电解质锂离子电池，实际是溶胀聚合物和电解液的复合体，也可将这些聚合物电解质涂覆于原来液体锂离子电池隔膜两边进行改型，这类电池可统称为聚合物锂离子电池，简称PLI电池[2]。1.2聚合物锂离子电池研究进展现在聚合物锂离子电池主要应用在手机、笔记本电脑及电子产品上。而在不久的将来聚合物锂离子电池将用在动力车上充当动力电源。这都归功于聚合物锂离子电池的研究。聚合物锂离子电池的研究主要是在电解质上。1.2.1干态聚合物电解质干态聚合物电解质是由高分子基质与掺杂的纳米级锂盐混合形成的络合物。其体系中不含增塑剂。这种电解质在室温下的电导率较低(10-5S/m～10-8S/m),组装的锂离子蓄电池只适宜于在60℃～140℃的中温环境下工作。当聚合物电解质的室温电导率达0.1S/m以上时,聚合物锂离子电池才能在室温下工作[3]。因此干态聚合物电解质组成的聚合物锂离子电池要实现工业化还是有一定的距离。1.2.2凝胶态聚合物电解质凝胶态聚合物电解质是由聚合物、增塑剂与溶剂通过互溶方法形成的具有适宜微观结构的聚合物网络,利用固定在微观结构中的液态电解质分子实现离子传导。它具有固态聚合物的稳定性,可塑性和干态特点,又具有液态电解质的高离子导电性即液态电解质分子固定在聚合物网络中,而电极和电解质内部具有高离子导电性[3]。目前发展的较好的聚合物锂离子电池就是凝胶态聚合物电解质的锂离子电池。1.2.3聚合物电解质添加剂添加剂可以分为成膜添加剂、阻燃添加剂、导电添加剂和多功能添加剂。成膜添加剂用于在电池首次充电过程中形成优良的固体电解质相界面(SEI)膜,实现电解液与电极间良好的相容性,从而拓宽电解液的种类和锂离子电池的适用范围。阻燃添加剂能够在受热时释放出具有阻燃性能的自由基,该自由基可以捕获气相中的氢自由基或氢氧自由基,从而阻止氢氧自由基的链式反应,使有机电解液的燃烧无法进行或难以进行,提高锂离子电池的安全性能。目前,用作锂离子电池电解液阻燃添加剂的化合物大多为有机磷化物、有机卤化物和磷-卤、磷-氮复合有机化合物,我们分别称之为磷系阻燃剂、卤系阻燃剂和复合阻燃剂。导电添加剂的作用是添加剂分子与电解质离子发生配位反应,促进锂盐的溶解和电离,减小溶剂化锂离子的Stokes半径。这些配体添加剂按其在电解液中与电解质粒子的作用情况可分为阳离子配体、阴离子配体和中性配体。同时具有以上两种以上功能的添加剂称之为多功能添加剂。多功能添加剂是锂离子电池的理想添加剂,这类添加剂可以从多方面改善电解液的性能,对提高锂离子电池整体电化学性能具有突出的作用,正在成为未来添加剂研究和开发的主攻方向[3]。1.3聚合物锂离子电池的移动电源踏进21世界，科技不停的发展，人类由电器时代进入信息时代。而我们的移动通信工具也不同的在变，由传呼机到大哥大，再到移动电话，而现在发展到触屏手机。我们现在无不是浸泡在科技的成果当中，但是触屏手机对能量的需求比以往的各代通信工具都要大，以至于产生了移动电源这一产品。移动电源这一产品基本上是许多人长期带在身边的，因此，产品的安全性、容量、质量等等都是必须考虑的。因为聚合物锂离子电池具有：a塑型灵活性，可以制成各种形状的电池；b.完美的安全可靠性，不易燃烧；c.更长的循环寿命，容量损失少；d.体积利用率高，比液体锂离子电池要高10%~20%[4]等优点，因此聚合物锂离子电池应用在移动电源上是一个上乘的选择。2设计方案2.1设计方案本设计设计的电池型号为4047108方型聚合物锂离子电池。由于本设计是建立在许多文献的基础上及锂离子电池领域的工作人员上，没有经过实验的验证，所以工艺流程中的各种参数可能不能达到要求。聚合物锂离子的计算中很多的参数必须只有通过实验才能获得，但是本设计只用了经常用的数值，所以计算中的数值跟实际的有出入。本设计只是为设计电池提供一条明确的路。本设计主要的步骤如下：选择电池的型号→分工→查找工艺流程工艺参数等→确定设计方案→计算→成本核算→设备选型及车间布局→三废处理→设计方案汇总。2.2材料选择本设计的电池针的是小型的聚合物锂离子电池，小型的聚合物锂离子电池主要用在手机上，这就要求电池从容量、循环寿命上有一定的优点。2.2.1正极材料的选择正极材料的选择比较多，本设计的正极材料主要从下面的材料中选择：表2.2.1锂离子电池的常见材料正极材料优点缺点钴酸锂（LiCoO2)容量较高（140mA·h·g-1)循环性能好可大电流充放电资源有限价格高镍酸锂（LiNiO2)容量较高（190mA·h·g-1)价格低循环性能较差安全性能差生产控制困难锰酸锂（LiMn2O4)价格低，资源丰富大电流充放电性能好安全性能好环境污染少容量低（120mA·h·g-1)容量衰减快（50~60℃)磷酸铁（LiFePO4）寿命长安全性能好大电流充放电性能好导电性差振实密度低一致性差不耐低温从容量、循环寿命等方面综合考虑，最终选择了钴酸锂为正极材料。2.2.2负极材料的选择负极材料的选择上主要是从人造石墨与MCMB中选择，由于MCMB相比与人造石墨有a．球状结构有利于实现紧密堆积，可望提高负极体积比容量；b．MCMB的光滑表面和低比表面积可以减少充电过程中电极表面副反应的发生；c.球形结构使锂离子可以在各个方面嵌入和脱出[5]。2.2.3聚合物电解质膜以聚丙烯（pp）膜为基体，在含邻苯二甲酸二丁酯（DBP）增塑剂的聚合物电解质溶液中浸涂。聚合物电解质膜中PP复合膜工艺简单，价格便宜因而采用。2.2.4电解液本设计采用1M六氟磷酸锂（

LiPF6）碳酸乙烯酯（

EC）:碳酸二乙酯（DEC）:碳酸二甲酯（DMC）1:1:1

为电解液。3工艺流程3.1工艺流程图负极集流体负极集流体超声波焊萃取烘干电池包装密封充电解液化成密封分选老化成品电解液正极混料负极混料正极涂膜负极涂膜隔膜混料涂膜压制正极压制负极正极集流体卷绕入壳铝极耳镍极耳铝箔包装材料压制成型 图3.1工艺流程图3.2工艺流程介绍3.2.1正、负极材料混料3.2.1.1正、负极材料预处理a．钴酸锂（LiCoO2）：在空烤箱中，以120℃常压烘烤2小时左右。

b．导电剂：在空烤箱中，以200

℃常压烘烤2小时左右。

c．N-甲基吡咯烷酮（NMP）：使用干燥分子筛脱水然后使用。3.2.1.2正、负极材料配比正极材料配比：LiCoO278%、导电碳黑（Super-P）7%、聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）15%、DBP50%相对于（PVDF-HFP+DBP）。负极材料配比：MCMB85%、Super-P3%、PVDF-HFP12%、DBP50%相对于（PVDF-HFP+DBP）[6]。3.2.1.3正、负极材料混料在正极材料混料工艺中，将LiCoO2与Super-P混合均匀，再将PVDF-HFP、DBP和NMP在50℃混合静置3小时，再将上述两种混料倒入搅拌机中，以4000r/min的速度混合10min。在负极混料中，将MCMB与Super-P混合均匀，再将PVDF+HFP、DBP的NMP以及混好的料倒入搅拌机，以4000r/min的速度混合10min[7]。3.2.2正、负极制膜将混合好的料压用涂布机涂在基板上，自然干燥10min，制成正、负极膜。正、负极膜切边，进入下一工序。3.2.3聚合物膜浸涂以聚丙烯（pp）膜为基体，在含DBP增塑剂的聚合物电解质溶液中浸涂，制得聚合物锂离子膜，进入下一工序[6]。3.2.4压制聚合物正、负极 将正、负极膜片分别放入辊压机中与其对于的集流体（正极铝箔，负极铜箔）辊压，辊压温度控制在120到130之间，压力为3×104到5×105pa，制成正、负极片。3.2.5卷绕、入壳将制作好的聚合物膜、负极膜、正极膜等放入方形自动卷绕机中，设置好参数，卷绕成电芯，然后入壳。3.2.6超声波焊接自动制片机中将正、负极的极耳（正极铝、负极镍）焊接上。3.2.7萃取用乙醇将DBP从电池半成品中萃取出来。3.2.8烘干、电池包装和密封将电芯烘干，装入电池包装中，然后密封。3.2.9充电解液注液房相对湿度：≤30%，温度：20±5℃,电解液的组成：1M

LiPF6

EC:DEC:DMC

1:1:1

,将电解液充入电池中。3.2.10化成化成室要求相对湿度：≤30%0.5CmA恒流充电至4.2V后，转4.2V恒压充电，截止电流是0.05CmA，限时120分钟；静置10min；0.5CmA恒流放电至2.75V，限时150分钟；静置10min；1.0CmA恒流充电至4.2V后，转4.2V恒压充电，截止电流是0.05CmA，限时120分钟；静置10min；1.0CmA恒流放电至2.75V，限时100分钟；静置10min；1.0CmA恒流充电至3.85V，限时45min；然后转3.85V恒压充电，截止电流是0.01CmA，限时120min；停止3.2.11密封密封要求环境相对湿度小于1.5%。送入自动封口机中进行正极极耳与盖帽的焊接以及四次封口，分别是一封、二封、三封和蹲封，保证电池密封性。3.2.12分选封口完以后需对电池的密封性进行检查，将不良品挑出。3.2.13老化充电步骤，给电芯充电，使其电压升高至初始电芯电压4.2伏；放置步骤，将电芯在预定的老化处理温度环境下放置处理。所述放置处理时间为2周。老化处理温度为25℃。3.2.14成品用喷码机将电池喷码，然后装箱打包送交客户。4电池有关参数的计算及成本核算4.1电池有关参数的计算本设计的聚合物锂离子电池型号为4047108。设计中用到的相关参数见表和表。设计中取容量平衡系数为1.10；正极冷压密度为3.0g/cm3；负极冷压密度为1.3g/cm3；烘烤后正负极膜片反弹系数均为1.02；半电状态正极膜片总反弹系数（包括烘烤、注液、化成过程中的厚度反弹）为1.08；半电状态负极膜片（包括烘烤、注液、化成过程中的厚度反弹）为1.15[8]。表4.14047108正负极配方、材料性质材料质量分数/%真实密度/(g/cm3)质量比容量/(mA·h/g)正极LiCoO278.04.97140PVDF-HFP151.77Super-P72负极MBMC852.2330PVDF-HFP121.77Super-P32表4.24047108材料性质材料宽/mm厚/mm密度/(g/cm3)电导率/10-8Ω·m孔隙率Al箔—0.0162.62.6548—Cu箔—0.0128.581.6780—Al极耳30.082.72.6548—Ni极耳30.088.96.8400—PP隔离膜—0.0160.92—45%铝塑膜—0.1151.563——4.1.1电池最终尺寸电池厚=3.95mm电池宽=46.50mm电池长=107.50mm此电池设计长、宽、高均为负公差。4.1.2带电状态裸电芯尺寸带电状态裸电芯厚=电池厚－2×铝塑膜厚=3.95－2×0.115=3.72（mm）带电状态裸电芯长=冲膜内坑长度=电池长－3.5－1.9=107.5－3.5－1.9=102.1（mm）（3.5封口预留，1.9预留）带电状态裸电芯宽=冲膜内坑宽度=电池宽－1.9=46.5－1.9=44.6（mm）4.1.3卷绕层数、极片面密度取正极最大面密度22mg/cm2负极最大面密度==9.42mg/cm2正极冷压厚度（22mg/cm2面密度）=正极面密度÷正极冷压密度÷100×2+Al箔厚=22÷3.0÷100×2+0.016=0.163（mm）负极冷压密度（9.42mg/cm2面密度）=负极面密度÷负极冷压密度÷100×2+Cu箔厚=9.42÷1.3÷100×2+0.012=0.157（mm）正极半电状态厚度（22mg/cm2面密度）=（正极冷压密度－Al箔厚）×正极膜片总反弹系数+Al箔厚=（0.163－0.016）×1.08+0.016=0.175（mm）负极半电状态厚度（9.42mg/cm2面密度）=（负极冷压密度－Cu箔厚）×负极膜片总反弹系数+Cu箔厚=（0.157－0.012）×1.15+0.012=0.179（mm）对应半电状态一层卷绕厚度=正极半电状态厚度+负极半电状态厚度+2×PP聚合物膜厚=0.175+0.179+2×0.016=0.386（mm）对应层数===9.596层 假设取层数为10层对应半电状态一层卷绕厚度==0.371（mm）（正极面密度÷正极冷压密度÷100×2×正极膜片总反弹系数）+（负极面密度÷负极冷压密度÷100×2×负极膜片总反弹系数）=带电状态正极膜片厚度（双层）+带电状态负极膜片厚度（双层）=0.371－2×0.016－0.012－0.016=0.311（mm）（正极面密度÷3.0÷100÷2÷1.08）+（负极面密度÷1.3÷100÷2÷1.15）=0.311（mm）=1.10计算得负极面密度=9.02mg/cm2正极面密度=21.07mg/cm2层数=10层4.1.4裸电芯、电池厚度冷压后正极极片厚度=正极面密度÷正极冷压密度÷100×2+Al箔厚=21.07÷3.0÷100×2+0.016=0.157（mm）烘烤后正极极片厚度=正极面密度÷正极冷压密度÷100×2×烘烤后正极膜片反弹系数+Al箔厚=21.07÷3.0÷100×2×1.02+0.016=0.160（mm）半电状态正极极片厚度=正极面密度÷正极冷压密度÷100×2×正极膜片总反弹系数+Al箔厚=21.07÷2.5÷100×2×1.08+0.016=0.168（mm）冷压后负极极片厚度=负极面密度÷负极冷压密度÷100×2+Cu箔厚=9.02÷1.3÷100×2+0.012=0.151（mm）烘烤后负极极片厚度=负极面密度÷负极冷压密度÷100×2×烘烤后负极膜片反弹系数+Cu箔厚=9.02÷1.3÷100×2×1.02+0.012=0.154（mm）烘烤后一层卷绕厚度=烘烤后正极极片厚度+烘烤后负极极片厚度+2×聚合膜厚度=0.160+0.154+2×0.016=0.346（mm）半电状态负极极片厚度=负极面密度÷负极冷压密度÷100×2×负极膜片总反弹系数+Cu箔厚=9.02÷1.3÷100×2×1.15+0.012=0.172（mm）裸电芯厚度=铝塑膜冲深=（烘烤后正极极片厚度+烘烤后负极极片厚度烘烤+2×聚合膜厚度）×层数+Al箔厚=（0.160+0.154+2×0.016）×10+0.016=3.48（mm）半电状态裸电芯厚度=（半电状态正极极片厚度+半电状态负极极片厚度+2×聚合膜厚度）×层数+Al箔厚=（0.168+0.172+2×0.016）×10+0.016=3.74（mm）电池厚度=（0.168+0.177+2×0.016）×10+0.016+2×0.115=3.97（mm）4.1.5卷芯计算卷芯周长=（带电状态裸电芯宽－带电状态裸电芯厚）×2=（44.6－3.72）×2=81.76（mm）因为卷针为长方形卷针，卷针总厚度为1.2mm，则卷针长度=81.76÷2－1.2=39.68（mm）4.1.6极片、隔离膜尺寸计算（极片长度图如图4.1极片长度示意图）图4.1极片长度示意图隔离膜宽度=102.1+0.4=102.5（mm）负极宽度=Cu箔宽度=102.5－2=100.5（mm）正极宽度=Al箔宽度=100.5－1=99.5（mm）正极L1（正极总长度）=Al箔长度=（10+1）×81.76÷2+3.14÷2×[2×（0.160/2+0.016×2+0.154）+（10－1）×0.346]×10÷2=408.8+23.49=479（mm）正极L2（正极极耳宽度+余量1）=3+2=5（mm）（假设余量1为2mm）正极L4[(负极极耳宽度+余量2）×2]=（3+2）×2=10（mm）正极L3（卷针长度/2－正极L2－正极L4/2）=81.76÷2－5－10÷2=31（mm）正极L5（卷针周长+第n折转角半圆长度+余量3）=81.76+3.14×[（10+1）×0.346－0.160÷2]÷4+4=89（mm）（假设余量3为4mm）正极L6（余量3）=4mm负极L1（负极总长度）+Cu箔长度=10×81.76÷2+3.14÷2×[2×（0.16+0.016+0.154÷2）+（10－2×0.346]×（10－1）÷2=432（mm）负极L2（负极极耳宽度）=3mm负极L4（正极极耳宽度×2）=3×2=6（mm）负极L3（卷针周长/2－负极L2－负极L4/2）=81.76÷2－3－6÷2=35（mm）隔离膜长度=负极L1×2+设计余量×2=432×2+10=874（mm）4.1.7电解液质量计算正极膜片真实密度=1÷（78%÷4.97+7%÷2+15%÷1.77）=3.61（g/cm3）正极膜片孔隙率=1－3.0÷3.61=16.9%正极膜片体积=99.5×（2×479－2×5－10－89－4）×（0.157－0.016）×16.9%=2003.5（mm3）负极膜片真实密度=1÷（85%÷1.7+3%÷2+12%÷1.77）=1.72（g/cm3）负极膜片孔隙率=1－1.3÷1.72=24.4%负极膜片孔体积=100.5×（2×432－2×3－6）×0.151×24.4%=3154.8（mm3）隔离膜孔体积=874×102.5×0.016×45%=645.1（mm3）裸电芯孔总体积=2003.5+3154.8+645.1=5803.4（mm3）电解液质量=5803.4×1.2÷1000×1.06=7.382（g）4.1.8电芯质量计算Al箔质量=479×99.5×0.016÷1000×2.6=1.99（g）Cu箔质量=432×100.5×0.012÷1000×8.6=4.481（g）正极膜片质量=21.07÷1000÷100×99.5×（2×479－2×5－10－89－4）=17.698（g）负极膜片质量=9.02÷1000÷100×100.5×（2×432－2×3－6）=7.724（g）隔离膜质量=874×102.5×0.016×（1－0.45）×0.92÷1000=0.726（g）铝塑膜质量=222×（46.5+4）×2×0.115×1.563÷1000=4.031（g）（两侧封宽各为4mm）Al极耳质量=60×3×0.08×2.7÷1000=0.039（g）（假设取极耳总长度为60mm，忽略极耳胶质量影响）Ni极耳质量=60×3×0.08×8.9÷1000=0.128（g）（假设取极耳总长度为60mm，忽略极耳胶质量影响）电芯质量=1.99+4.481+17.698+7.772+0.726+4.031+0.034+0.178+7.382=44.30（g）（忽略内部胶纸的影响，包括极耳包胶及收尾处的定位胶）4.1.9容量计算容量=17.698×0.78×140=1932（mA·h)4.1.10内阻计算设体系单位面积离子电阻约为620000mΩ·mm2离子电阻=620000÷（102.5×2×432）=7.01（m·Ω）Cu箔电阻=1.678×（432÷2）÷（0.012×102.5）÷100=2.95（m·Ω）Al箔电阻=2.6548×（479÷2）÷（0.016×101.5）÷100=3.92（m·Ω）Al极耳电阻=2.6548×（107.5÷2）÷（0.08×3）÷100=5.95（m·Ω）Ni极耳电阻=6.84×（107.5÷2）÷0.08×3）÷100=15.32（m·Ω）电芯内阻=7.01+2.95+3.92+5.95+15.32=35.2（m·Ω）4.2成本核算表4.2成本核算表材料单价用量价格/元LiCoO2150000元/吨13.81g2.0715super-p2200元/吨1.4706g0.0033DEC12000元/吨2.051g0.0247DMC7200元/吨2.193g0.0158EC15000元/吨2.712g0.0407DBP11000元/吨3.59g0.0395PVDF-HFP200000.00元/吨3.59g0.718LiPF6260000.00元/吨0.426g0.1108CMCB108000元/吨6.5654g0.7091NMP18500元/吨13.7646g0.2547铝箔24600.00元/吨1.99g0.0490铜箔80000.00元/吨4.481g0.3585铝极耳0.020元/条1条0.0200镍极耳18000.00元/吨0.128g0.0024PP隔膜13800.00元/吨0.726g0.0101铝塑膜3.92元/平方米0.000023平方米0.00014047108型聚合物锂离子电池4.83综上，4047108型聚合物锂离子电池的容量为：1900mA·h；总成本为4.83元；即2.55元/A·h。5设备选型及车间布局5.1设备选型根据本设计的工艺流程选出下列设备：表5.1设备选型表工序设备型号配料、制浆搅拌双行星搅拌机SXL-200L涂布辊压间歇涂布机XC辊压辊压机MAG-20分条东莞鸿宝连续全自动分条机HBFT-F600焊接极耳科威超声波极耳焊接机20KHZ.KWS-2020AC1卷绕深圳市吉阳方形自动卷绕机GPCA-2H入壳华创全自动入壳机HCM-ZDRKJ封口珠海美尔达圆柱电池封装机26650型注液深圳市典名转盘注液机DMKJ=FXZYJ-4-20-A化成，分选广州蓝奇自动检测化成设备BK-3512LP/2烘干多层搁档式干燥箱隆正LOZO系列性能测试聚合物锂离子电池性能测试仪RFNT4设备检测东莞贝尔实验设备BE-60455.2车间布局车间布局如图：图5.2车间布局图车间布局中原料仓必须与配料车间靠近，尽量的使每个车间一次走到底就是一个生产流程，做到最有效率的物流线。6三废处理6.1NMP的处理流程废气（主要成分NMP）废气（主要成分NMP）预处理装置（加入共凝剂）冷凝器提纯处理（NMP提取）共凝剂回收雾化NMP回收再用其他气体图6.1NMP的处理流程图NMP是一种以γ-丁内酯为原料，与甲氨缩合而成的液体，挥发性和渗透性极强，PH值为7-9碱性，而且易燃易爆。所以对于NMP的回收，装置的配置安装有许多的注意点，以确保安全性和有效性。工艺回收原理是：加入能与NMP互溶且沸点较低的共凝剂，采用共凝原理回收。用冷却水经水-气换热器将