鋰電池的相關(guān)參數(shù)以及計(jì)算方法

1、(1)(1)電極材料的理論容量電極材料理論容量，即假定材料中鋰離子全部參與電化學(xué)反應(yīng)所能夠提供的容量，其值通過下式計(jì)算：理論()糧 F (土)410*7775 (四)(平)Imol分子里 S 3.6 C其中，法拉第常數(shù)(F)代表每摩爾電子所攜帶的電荷，單位C/mol，它是阿伏 伽德羅數(shù) NA=6.02214x1023mol-1 與元電荷 e=1.602176 x 10-19 C 的積，其值為 96485.3383 0.0083 C/mol故而，主流的材料理論容量計(jì)算公式如下：LiFePO4 摩爾質(zhì)量157.756 g/mol ,其理論容量為：理論容量(四)=拓50女三)寺一-()+ () =

2、HOnih/g gjho2 157. 756 g 3. 6 C同理可得：三元材料NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 ) 摩爾質(zhì)量為 96.461g/mol，其理論容量為 278 mAh/g,LiCoO2 摩爾質(zhì)量 97.8698 g/mol ,如果鋰離子全部脫出，其理論克容量274 mAh/g.石墨負(fù)極中，鋰嵌入量最大時，形成鋰碳層間化合物，化學(xué)式LiC6，即6個 碳原子結(jié)合一個Li。6個C摩爾質(zhì)量為72.066 g/mol ，石墨的最大理論容量 為:工田伙六豆,皿岫、C、如1 /IIIOL I ,國瞄、rr 理論合里()=96500()* ()卒()=3/丑由h/g

3、gmol 72.066 g 3.6 C對于硅負(fù)極，由5Si+22Li + +22e- Li22Si5 可知，5個硅的摩爾質(zhì)量為 140.430 g/mol ,5個硅原子結(jié)合22個Li,則硅負(fù)極的理論容量為： |理論容量(蚣)650(1三竺1)(些)二42。圍噸gmol 140.430 g 3.6 C-這些計(jì)算值是理論的克容量，為保證材料結(jié)構(gòu)可逆，實(shí)際鋰離子脫嵌系數(shù)小 于1,實(shí)際的材料的克容量為：材料實(shí)際克容量=鋰離子脫嵌系數(shù)x理論容 量電池設(shè)計(jì)容量電池設(shè)計(jì)容量=涂層面密度X活物質(zhì)比例、活物質(zhì)克容量、極片涂層面積其中，面密度是一個關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要在涂布和輥壓工序控制。壓實(shí)密 度不變時，涂層面

4、密度增加意味著極片厚度增加，電子傳輸距離增大，電子 電阻增加，但是增加程度有限。厚極片中，鋰離子在電解液中的遷移阻抗增 加是影響倍率特性的主要原因，考慮到孔隙率和孔隙的曲折連同，離子在孔 隙內(nèi)的遷移距離比極片厚度多出很多倍。N/P 比負(fù)極活性物質(zhì)克容量乂負(fù)極面密度又負(fù)極活性物含量比+(正極活性物質(zhì)克容 量X正極面密度又正極活性物含量比)石墨負(fù)極類電池N/P要大于1.0 ,一般1.041.20 ，這主要是出于安全設(shè)計(jì)， 主要為了防止負(fù)極析鋰，設(shè)計(jì)時要考慮工序能力，如涂布偏差。但是，N/P 過大時，電池不可逆容量損失，導(dǎo)致電池容量偏低，電池能量密度也會降低。 而對于鈦酸鋰負(fù)極，采用正極過量設(shè)計(jì)，電

5、池容量由鈦酸鋰負(fù)極的容量確定。 正極過量設(shè)計(jì)有利于提升電池的高溫性能：高溫氣體主要來源于負(fù)極，在正 極過量設(shè)計(jì)時，負(fù)極電位較低，更易于在鈦酸鋰表面形成SEI膜。(4)涂層的壓實(shí)密度及孔隙率在生產(chǎn)過程中，電池極片的涂層壓實(shí)密度計(jì)算公式：宓?車?yán)メ苡嗖鏢 度徐層壓Q度%壓后極片的厚度-誓gj心而考慮到極片輥壓時，金屬箔材存在延展，輥壓后涂層的面密度通過下式計(jì) 算：輻壓后涂層面密度疽寰魅涂層由活物質(zhì)相、碳膠相和孔隙組成，孔隙率計(jì)算公式： 孔隙率其中，涂層的平均密度為：涂層平均密度=活物質(zhì)比例 導(dǎo)電削比例 粘結(jié)劑比例活物質(zhì)密度導(dǎo)電劑密度粘結(jié)劑密度首效首效=首次放電容量/首次充電容量日常生產(chǎn)中，一般是先

6、化成再進(jìn)行分容，化成充入一部分電，分容補(bǔ)充電后再放電，故而：首效=分容第一次放電容量/(化成充入容量+分容補(bǔ)充電容量)能量密度體積能量密度(Wh/L)=電池容量(mAh) x3.6(V)/ (厚度(cm)*寬度(cm)*長度(cm)質(zhì)量能量密度(Wh/KG)=電池容量(mAh) x3.6(V)/電池重量合家除布常壓寸切激光切卷繞組裝戳光焊烘烤汪源高溫老化此成二次注液分答靜置IR, OCVW容隼密度能星密度由率E?度開路電壓際稱電壓額定答星史際咨量放屯速率放由深度常用理電術(shù)語中美對照mixingcoatingrailing slittingspotweldinglaser cuttingIwindingassembly packagelaser weldingbakinginjectionhigt temp-bakingto rm at ion2rd linjectiongradingstaticIR/OCV testcapacity densityenergy desitypower densi