锂离子动力电池设计步骤及要求 (1).docVIP

惺离子动力电池设计介绍 摘要:本文简要介绍了钮离子动力电池设计的基本原则、设计要求、评价钮离 子动力电池性能的主要指标和钮离子动力电池设计的基本步骤，并结合 8Ah 锥 酸钮动力电池的设计实例，详细介绍了钮离子动力电池设计过程中各主要参数 的确定方法、计算过程以及设计过程中相关细节的注意事项，结合本公司实际 生产能力和生产设备的实际工况，确定了正负极极片分段的设计思路，将正负 极极片分别分为四段，卷成两个电芯，采用内部并联的方式与电池的极柱链接， 成功的解决了生产中极片过长极片不易加工和卷绕不易对齐的难题，为动力电 池的设计提供重要的参考依据。 1 钮离子动力电池的设计基础 1.1 动力电池设计的基本原则 动力电池设计，就是根据用电设备的要求 ，为设备提供工作电源或动力电 源。因此， 动力电池设计首先必须根据用电设备 需要及电池的特性 ，确定电池 的电极、电解液、隔膜、外壳以及其他部件的参数 ，对工艺参数进行优化，并 将它们组成有一定规格和指标(如电压、容量、体积和重量等)的电池组。动力电 池设计是否合理，关系到电池的使用性能 ，必须尽可能使其达到设计 最优化。 1.2 动力电池的设计要求 动力电池设计时 ，必须了解用电设备 具对电池性能指标及电池使用条件， 一般应考虑以下几个方面 : 1 电池工作电压; 2 电池工作电流，即正常放电电流和峰值电流 ; PAGE PAGE 3 电池工作时间，包括连续放电时间、使用期限或循 环寿命 ; 4 电池工作环境，包括电池工作环境及环境温度 ; 5 电池最大允许体积; 健离子动力电池由于其 具有优良的性能，使用范围越来越 广 ，有时要应用 于一些特殊场合 ，因而还有一些特殊要求 ，如耐冲击、振动、耐高低温、低气 压等。在考虑上述基本要求时，同时还应考虑材料来源、电池特性的决定因素、 电池性能、电池制造工艺、技术经济分析和环境温度。 1.3 评价动力电池性能的主要指标 动力电池性能 一般通过以下几个方面来评价: 1 容量。电池容量是指在 一定放电条件下，可以从电池获得的电量，即电流对 时间的积分， 一般用 Ah 表示，它直接影响电池的最大工作电流和工作时间。 2 放电特性和内阻。电池放电特性是指电池在 一定的放电制度下，其工作电压 的平稳性，电压平台的高低以及大电流放电性能等 ，它表明电池带负载的能 力。电池内阻包括欧姆内阻和电化学电阻 ，大电流放电时，内阻对放电特性 的影响尤为明显。 3 工作温度范围。用电设备的工作环 境和使用条件要求电池在特定的温度范围 内有良好的性能。 4 储存性能 。电池储存一段时间后，会因某些因素的影响使性能发生变化 ，导 致电池自放电，电解液泄漏 ，电池短路等。 5 循环性能。循环寿命是指 二次电池按照一定的制度进行充放电，其性能衰减 到某一程度时循环次数 ，它主要影响电池的使用寿命。 6 安全性能。主要是指电池在滥用的条件下电池的安全性能如何 ，滥用条件主 要包括过充电、短路、针刺、挤压、热箱、重物冲击、振动等，抗滥用性能 的好坏是决定电池能否大量应用的首要条件。 2. 钮离子动力电池的设计基本步骤 动力电池设计主要包括参数计算和工艺指定 ，具体步骤如下 : 1 确定组组合电池中单体数目 ，单体电池工作电压与工作密度 ①单体电池数目 单体电池数目=电池组工作电压 单体电池工作电压 ②确定单体电池工作电压与工作电流密度 根据选定系列电池的伏安曲线 ，确定单电池的工作电压与工作电流密度， 同时应考虑工艺的影响 ，如电极结构型式的影响。 2 计算电极总面积和电极数目 ①根据要求的工作电流和选定的工作电流密度，计算电极总面积 电极总面积= 工作电挤在m均 n 工作电流密居在mA.cm一牛) ②根据要求的电池外形最大尺寸 ，选择合适的电极尺寸，计算电极数目 电极数目=节辑: 3 计算电池容量 ①额定容量 ②设计容量 额定容量(Ah)=工作电流×工作时间 为了保证电池的可靠性和寿命 ，一般设计容量比额定容量高 10% '"'"'20 %。 设计容量(Ah)= (1.1'"'"' 1.2) 额定容量 4 计算电池正、负极活性物质用量 ①计算控制电极的活性物质用量 根据控制电极的活性物质的电化当量、设计容量以及活性物质利用率来计 算单体电池中控制电极的物质用量。对于鲤离子动力电池而 言，从安全性能和 成本等因素来考虑 ，一般均采用正极材 料作为控制电极的活性物质。 控制电极的活性物质用量=设计容量× 电化当量 ②计算非控制电极的活性物质用量 单体电池 中非控制电极活性物质的用量 ，应根据控制电极活性物质的用量 来定，为了保证电池有较好的性能 ，一般应过量 ，通常