电芯正负极的容量匹配设计!
电芯正负极的容量匹配设计是个难题,讲明白可不是件容易的事
电芯正负极的容量匹配设计是个难题，讲明白可不是件容易的事锂电前沿原创作品：网上已有较多的N/P的文章，内容非常不错，也非常有深度。
比如：锂圈人的《锂电池设计的N/P比》（见文末延伸阅读）的文章和锂想生活的《Overhang设计对锂电池性能的影响》（见文末延伸阅读）的文章。
但是，从业新手普遍对文章中提到的传统石墨负极锂离子电池的N/P设计的实例运用和钛酸锂负极锂电池的N/P比两个问题感到迷茫。
本文着重讲述这两个问题，当然由于水平所限，讲述不足的地方，请大牛多多指教。
正文：在设计锂电池时，正确计算正负极容量合理的配比系数非常重要。
对于传统石墨负极锂离子电池，电池充放电循环失效短板主要在于负极侧发生析锂、死区等，因此通常采用负极过量的方案。
在这种情况下，电池的容量是由正极容量限制，负极容量/正极容量比大于1.0（即N/P 比>1.0）。
如果正极过量，在充电时，正极中出来的多余的锂离子无法进入负极，会在负极表面形成锂的沉积以致生成枝晶，使电池循环性能变差，也会造成电池内部短路，引发电池安全问题。
因此一般石墨负极锂电池中负极都会略多于正极，但也不能过量太多，过量太多会消耗正极中的锂；另外也会造成负极浪费，降低电池能量密度，提高电池成本。
对于钛酸锂负极电池，由于LTO负极结构较稳定，具有高的电压平台，循环性能优异且不会发生析锂现象，循环失效原因主要发在正极端，电池体系设计可取的方案是采用正极过量，负极限容（N/P 比<1.0），这样可以缓解当电池接近或处于完全充电状态时在高电位区域正极电位较高导致电解质分解。
图1、石墨负极不足和负极过量时电池性能趋势图传统石墨负极锂离子电池 N/P比的计算实例N/P比（Negative/Positive）是指负极容量和正极容量的比值,其实也有另外一种说法叫CB（cell Balance）。
一般情况下，电池中的正负极配比主要由以下因素决定：①正负极材料的首次效率：要考虑所有存在反应的物质，包括导电剂，粘接剂，集流体，隔膜，电解液。
电池设计基本原则
姚宇均
目录
电芯设计原理 电芯设计流程 举例说明
电芯设计原理
负极必须盖住正极，包括极片的 容量与尺寸。
壳体尺寸
电芯设计流程
卷针
正负极配比选用
极片层 数及尺寸 面密度
电芯余量 极片厚度
电芯设计容量
隔膜选用 注液量
电芯最大厚度 电芯余量
壳体尺寸
铝壳正面壁厚是0.25mm侧面为0.3mm 盖板有效高度为0.45+0.4=0.85mm
铝壳壳体尺寸为5.3*33.8，盖板偏心距为 7.0
卷针：26.5，负极层数为14层 正极配比：(80+20)：2.1：2.1：48 负极配比：100：1：1.2：4：120 正极尺寸：469*43 负极尺寸：435*44
举例说明-533450AL-1050
正负极面密度：2.15和0.976 正负极压片厚度:0.129和0.136 隔膜：16微米*46.5mm 电芯设计余量：12.4% 电芯设计容量：1082mAh 注液量：≥3.15g 电芯最大厚度：5.5mm
电芯余量
电芯余量=卷芯厚度/（铝壳厚-2*壁厚） *100%
电芯变形量决定电芯的余量 电芯变形量=电芯最大厚度-铝壳厚度 一般电芯的变形量为0.2和0.3mm
注液量
注液量=电芯设计容量/电解液每克容 量发挥量
电解液每克容量发挥量在0.33A/g左右
举例说明-533450AL-1050
卷针
卷针由两片组成，每片厚度为0.6mm 卷针宽度的计算方法如下图：
卷针宽度=铝壳内径-侧边余量-卷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ厚 度-卷针厚度
极片层数及尺寸
极片层数=铝壳内径*设计余量/组合厚度
电芯容量制造工艺
电芯容量制造工艺电芯容量制造工艺1. 引言电芯是电池的核心部件，决定了电池的容量和性能。
电芯容量制造工艺是指制造电芯时所需要遵循的一系列工艺和步骤。
本文将深入探讨电芯容量制造工艺的各个方面，包括制造流程、关键技术和未来发展趋势。
2. 电芯制造流程2.1 材料准备电芯的主要组成材料包括正极材料、负极材料和电解液。
在制造电芯之前，需要对这些材料进行准备和处理，包括粉末的制备、成分的调整和添加剂的混合等。
2.2 正负极制备正负极材料的制备是电芯制造过程中的关键步骤。
制备过程通常包括混合、涂覆、压膜和干燥等。
正极和负极的制备需要严格控制材料的配比和工艺参数，以确保电芯的性能和稳定性。
2.3 组装与封装正负极材料经过制备后，需要进行组装和封装。
这一步骤包括将正负极材料叠放、卷绕或堆积，并在合适的容器中进行封装。
封装过程需要保证电芯的密封性和安全性，以防止电解液泄漏和短路等问题。
2.4 充电与养护电芯制造完成后，需要对其进行充电和养护，以激活电芯并提升其性能。
充电和养护过程包括初始充电、循环充放电和容量测定等。
通过这些步骤，可以确保电芯的容量和稳定性达到设计要求。
3. 关键技术3.1 电极材料研发电芯的容量主要由正负极材料决定，因此电极材料的研发是电芯制造中的核心技术之一。
目前，石墨和锂铁磷酸盐是主流的负极材料，而锂镍锰钴氧化物是主流的正极材料。
未来，研发高容量、高能量密度和长寿命的电极材料将是电芯制造工艺的重要方向。
3.2 制造工艺优化制造工艺的优化对于提升电芯的性能和稳定性至关重要。
通过改进材料处理、涂覆技术和封装工艺等方面，可以降低电芯的内阻和极化，提高电芯的容量和循环寿命。
3.3 智能制造和自动化智能制造和自动化技术的应用可以提高电芯制造的效率和一致性。
通过引入自动化设备和智能控制系统，可以实现对制造过程的实时监测和调整，减少人为误差和不良品率。
4. 发展趋势4.1 高容量化随着电动汽车和可再生能源的快速发展，对高容量电芯的需求越来越大。
191115 软包锂离子电芯设计指南-2
电芯容量
输入正极面密度 负极面密度
2.3 软包电池的设计原则
1)模壳:上模腔尺寸：宽度=电池宽度最大值-（1.0~5.5） 高度=电池高度最大值-（2.2~6.2)
冲头尺寸：宽度=上模腔宽度-(0.4~1) 高度=上模腔高度-(0.4~0.8)
2)宽度：卷芯宽度=上模腔宽度-（0.5~1.40） 隔膜宽度=上膜壳高度-（0.5~1.50） 负极宽度=隔膜宽度- （1.0~2.20） 正极宽度=负极宽度-（ 1.0~2.20 ）
负极的面密度
1.05 =
* C (C为常数)
正极的面密度
正极的面密度
=
负极的面密度
C 1.05
= K (K为常数)
即方型和软包电池中常说的面密度比。
1.2 正负极效率的匹配
电池的电压=正极电势-负极电势。 充电过程：正极电势会升高，负极电势会降低，电池的电压逐渐上升； 放电过程：正极的电势降低，负极的电势升高，电池的电压逐渐降低。
定制电池的厚度、形状，并可做出弧 形等特殊形状；
3.2 软圆柱的最大区别是没有金属外壳，采用铝塑膜外包装， 同时隔离膜采用涂胶工艺，电解液改用现场聚合or凝胶性电解液。
其结构主要分为Nylon、Al 和 PP，三个部分：示意图如右图： Nylon ：可以有效阻止空气尤其是氧的渗透，维持电芯内部的环境，同
三、软包锂离子电池的组成
3.1 软包锂离子电池的特点
①高能量密度：能量密度高达 580~630Wh/L；
②安全性能好：采用铝塑包装，内部质 量隐患可立即通过外包装变形而显示 出来，一旦发生安全隐患，不会爆炸 ，只会鼓胀；
③更轻便：比同等规格的钢壳液锂轻40 ％，比铝壳液锂轻20％；
④更薄：厚度最小可做到2.0~2.5mm ⑤形状可定制：可根据客户的要求灵活
电芯能量配对法
电芯能量配对法是一种将不同能量的电芯进行匹配组装，以实现电池组性能优化的方法。
在电动汽车、储能系统等领域中，电芯能量配对法已经得到广泛应用。
电芯能量配对法的原理是将不同能量的电芯按照一定规则进行组合，从而实现整个电池组的能量均衡。
具体来说，这种方法将电芯按照能量大小排序，并将相邻能量最接近的电芯组成一个模块或组，以保证整个电池组各个模块或组之间的能量匹配度尽可能高，避免出现能量差异较大的情况。
电芯能量配对法的优点主要有以下几个方面：
1. 提高电池组性能：采用电芯能量配对法，可以最大程度地避免电池组内部的能量失衡，提高电池组的整体性能和稳定性。
2. 增加电池使用寿命：电芯能量配对法可以有效减少电芯寿命差异对整个电池组的影响，延长电池的使用寿命。
3. 减少能量损失：电芯能量配对法可以减少电池组内部的能量损失，提高电池组的能量利用率。
4. 降低电池组成本：电芯能量配对法可以有效减少电池组内部的能量浪费和热损失，从而降低电池组的制造成本。
但是，电芯能量配对法也存在一些局限性和挑战。
首先，电芯能量配对法需要对电芯进行严格的分类和排序，这需要额外的人力、物力和时间成本。
其次，电芯能量配对法只能适用于相同类型的电芯，对于不同类型的电芯难以实现精确匹配。
最后，电芯能量配对法在应对大规模电池组装时可能会面临复杂的组织、分配和管理问题。
综上所述，电芯能量配对法是一种有效提高电池组性能和稳定性的方法，但也需要在实践中不断优化和改进。
将来随着技术的不断进步和突破，电芯能量配对法有望更加普及和广泛应用。
电动车电池容量匹配规范
1 概述动力电池作为纯电动汽车的唯一能量来源，动力电池的匹配对整车动力性和经济性都有较大影响。
动力电池的容量、比功率等参数选择越大，汽车储能能力就越强，纯电动行驶里程越大。
但是参数选择越大，势必使得电池质量增大，而又影响了整车性能且大大增加了成本，因此动力电池匹配优化非常重要。
本规范将指导在本公司纯电动客车设计中，动力电池匹配的方法。
2术语能量型蓄电池以高能量密度为特点，主要用于高能量输出的蓄电池。
功率型蓄电池以高功率密度为特点，主要用于瞬间高功率输出、输入的蓄电池。
容量恢复能力蓄电池在一定的温度条件下，储存一段时间后再充电，其后放电容量与额定容量之比。
充电终止电流在指定恒压充电时，蓄电池终止充电时的电流。
I放电能量3蓄电池在20°C±5°C温度下，以1I3（A）电流放电，达到终止电压是所放出的能量（Wh）。
此值可从电压-容量曲线的覆盖面积积分求得，要求至少50个等值时间间隔点，或用积分仪直接求得。
3蓄电池要求3.1 单体a) 外观：不得有变形及裂纹，表面平整、干燥、无外伤、无污物，标志清晰、正确。
b) 外形尺寸及质量：蓄电池外形尺寸、质量应符合生产企业提供的技术条件。
c) 20°C放电容量：容量不能低于企业提供的技术条件中规定的额定容量值，也不能高于额定值的110%。
d) -20°C放电容量：容量不能低于企业提供的技术条件中规定的额定容量值的70%。
e) 55°C放电容量：容量不能低于企业提供的技术条件中规定的额定容量值的70%。
f) 20°C倍率放电容量：对于功率型容量不能低于企业提供的技术条件中规定的额定容量值的90%；对于能量型容量不能低于企业提供的技术条件中规定的额定容量值的80%；g) 常温与高温荷电保持与容量恢复能力：常温与高温荷电保持率不低于额定值的80%；容量恢复能力不低于额定值的90%。
h) 安全性：满足相关标准实验要求，不爆炸、不起火、不泄露。
全电池正负极容量匹配的计算
全电池正负极容量匹配的计算
电池的正负极容量匹配是指确保正极和负极的容量相匹配，以实现最佳性能和稳定性。
这个计算通常涉及到电池的放电和充电特性以及电池的设计参数。
首先，需要确定所使用的正极和负极材料的容量。
然后，需要考虑电池的设计和工作条件，比如额定电压、最大充放电电流等。
接下来，可以使用这些参数来计算正负极的容量匹配，以确保电池在使用过程中能够提供稳定的性能和长寿命。
这个计算需要考虑到许多因素，包括材料特性、工艺参数和电池的使用环境等。
因此，确保正负极容量匹配需要综合考虑多个因素，并进行详细的计算和分析。
锂离子电芯配对方法
锂离子电芯配对方法
1. 容量配对：对于电芯的容量，可以通过测量电芯的放电容量来判断，将容量相似的电芯组合在一起。
通常情况下，容量配对的容差范围在3%以内。
2. 电阻配对：通过测量电芯的内阻来判断，将内阻相似的电芯组合在一起。
电阻配对的目的是为了保证电池组中各个电芯的放电平衡，减少因内阻不均衡而引起的电池过热问题。
3. 电压配对：通过测量电芯的电压来判断，将电压相近的电芯组合在一起。
电压配对的目的是为了使电芯在充电和放电过程中的电压变化趋势一致，保证电池组的电压稳定性。
4. 外观配对：通过对电芯的外观进行观察和比较，如尺寸、外壳、标志等，将外观相似的电芯组合在一起。
5. 内部结构配对：通过对电芯的内部结构进行观察和比较，如正负极材料、电解液、隔膜等，将内部结构相似的电芯组合在一起。
需要注意的是，无论采用何种配对方法，都需要在配对过程中进行严格的测试和验证，以确保电芯的质量和性能符合要求。
此外，电池组内的电芯配对应尽量避免串接不相似的电芯，以免因电芯参数不匹配而导致电池组的不稳定性和安全性问题。
锂电芯设计规定
一般设计规定项目工序位置描述被认可的执行1关键绝缘区域不用透明绝缘纸按照控制计划确定关键区域2绝缘纸一定要坚固所有的绝缘纸区域3必须控制所有安全关键性参数(大小)负极极耳超出卷芯贴胶纸覆盖超出卷芯的极耳中部到焊接区域从而使暴露的极耳材料最少一片胶纸覆盖整个极耳宽度 (至少每边延伸1mm) 和长度 并且延伸至底部焊接区域中间的(X)由控制计划确定宽度(W)由控制计划确定暴露长度(Y)由控制计划确定长度 (A) 在卷芯之上的绝缘部分由控制计划确定正极极耳超出卷芯贴胶纸覆盖卷芯或极耳避免二者短路 极耳被绝缘纸包住 根据控制计划确定长度A5为每个电池建立最优的暴露在卷芯之上的极耳长度并控制具体的公差中间的极耳折叠极耳防止极耳接触到壳壁极耳被折成"S" 或 "C"的形状从而使其到壳壁的距离最大在垫圈之上折极耳在顶部盖板下面中间突起物的四周围绕在突起物周围的隔圈阻止极耳与盖板的短路在隔圈下面卷芯上面安装内部隔圈在卷芯之上的隔圈隔圈避免极耳与壳体或盖板接触短路极耳必须"装箱"在顶部隔圈和卷芯之上的隔圈之间当电池封口时"箱子"一定要保持封闭负极极耳用绝缘和相似极性的材料保护整个极耳宽度和长度的超焊花纹正极极耳用相似极性的材料保护整个极耳宽度和长度的超焊花纹6在突起物下面的垫圈必须充分阻隔中间的极耳与顶部盖板之间的短路7保护超焊花纹避免极片间的短路要求绝缘方法保护花纹从而避免极片间的短路为了容易区分用有色绝缘纸供应商确定绝缘纸特性 如：绝缘/延伸/针刺， 化学兼容性, 电兼容性, 热稳定性等。
参数必须符合工序稳定性且CpK >=1.54使超出卷芯的所有暴露在外的极耳所有的面绝缘突起物隔圈WYAAA8负极极片开始端和尾端边缘需有绝缘保护来避免与正极短路负极极片开始端和尾端边缘必须绝缘以防止毛刺穿破隔膜纸短路极片尾部的边缘用一层隔膜或相似极性的材料保护9正极极片开始端需有绝缘保护来避免与负极短路正极极片开始端开始的极片边缘必须绝缘以防止毛刺穿破隔膜纸短路正极开始端边缘用6mm透明胶纸粘贴保护10涂料边缘的绝缘涂料开始和尾端在涂料的开始和尾部边缘盖上相反的极性绝缘从而避免尖锐的涂料边缘穿透隔膜造成短路使空箔到涂料之间的过渡区域绝缘11极片设计极组极组的任何一个位置，正极的对应位置都有负极，正负间都被隔膜纸搁开负极宽≥正极宽+1mm；隔膜宽≥负极宽+2mm；隔膜宽≤电芯高-3.0mm；厚度在8.0mm以上的电芯，隔膜宽≤电芯高-3.5mm。
铝壳电芯的正负极-概述说明以及解释
铝壳电芯的正负极-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铝壳电芯是一种新型的电池技术，其由正负极材料和电解质组成。
铝壳电芯相比于传统电池具有许多优势，如轻量化、寿命长和安全性高。
在铝壳电芯中，正极材料是承载电荷的一端，它能够释放电子并产生电流。
常见的正极材料有锰酸锂、钴酸锂和磷酸铁锂等。
这些材料能够提供稳定的电荷和放电性能，从而保证电池的正常运作。
而负极材料则是接收电子的一端，它能够存储电荷并在需要时释放。
目前常见的负极材料有石墨和金属锂等。
这些材料具有高的电导率和可逆嵌入/脱嵌能力，使得电池能够实现可靠的充放电循环。
与传统的钢壳电芯相比，铝壳电芯具有更轻量化的特点。
铝壳电芯采用铝合金作为外壳材料，不仅具有较高的强度和耐腐蚀性，同时还能够有效减轻电池的整体重量。
这使得铝壳电芯成为电动汽车和便携式电子产品等领域的理想选择。
此外，铝壳电芯还具有更长的寿命和更高的安全性。
铝壳电芯采用了更先进的制造工艺和材料，使得电池的充放电效率更高，同时能够在极端环境下具备更好的稳定性。
同时，铝壳电芯的电解质也经过优化，能够有效提升电池的安全性能，减少因电池过热等问题引发的意外事故。
基于以上优势，铝壳电芯在多个领域得到了广泛的应用。
汽车电池是其中的重要应用之一，铝壳电芯的轻量化特性使得电动汽车能够提供更长的续航里程。
同时，便携式电子产品如智能手机和平板电脑也选择了铝壳电芯，以保证产品的轻薄设计和持久的电池续航能力。
此外，铝壳电芯在储能系统中的应用也越来越广泛，能够提供稳定可靠的储能解决方案。
综上所述，铝壳电芯作为一种新型电池技术，具有轻量化、寿命长和安全性高等优势。
随着科技的不断发展和应用场景的拓宽，铝壳电芯有着广阔的发展前景。
它必将在各个领域发挥重要作用，为我们的生活带来更多便利和可持续的能源解决方案。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构的安排是为了更好地组织和呈现本文中关于铝壳电芯的正负极的内容。
本文将分为三个主要部分，即引言、正文和结论。
锂电芯配对标准
4.3.2.1电芯容量＜2000mAh：以1C充放电速率.
4.3.2.2电芯容量≥2000mAh：以0.5C充放电速率.
4.3.2.3电芯容量≥4000mAh：以0.2C充放电速率.
4.4在同一等级中,方可进行配对电芯.
4.5电芯配对要求
配对项目
1C放电配对要求
0.5C放电配对要求
5.2检测过程中,须将不同的供应商、型号、规格、良品与不良品进行区别和标示.
5.3库存时间达2或3个月的电芯,请执行<<电芯活化标准>>.
5.4检测电压以4位半数字电压表为准
配对项目
1C放电配对要求
0.5C放电配对要求
0.2C放电配对要求
允许电芯间内阻相差值
≤5mΩ
≤3 mΩ
≤3Байду номын сангаасmΩ
允许电芯间电压相差值
≤3mV
≤3 mV
≤3 mV
允许电芯间容量相差值
≤15mAh
≤15 mAh
≤30 mAh
允许电芯间平台相差值
≤3 min
≤3 min
≤5 min
标准2
0.2C放电配对要求
允许电芯间内阻相差值
≤3 mΩ
≤3 mΩ
≤3 mΩ
允许电芯间电压相差值
≤3mV
≤3mV
≤3mV
允许电芯间容量相差值
≤10 mAh
≤15 mAh
≤30 mAh
允许电芯间平台相差值
≤1 min
≤3 min
≤5 min
5.注意事项
5.1检测过程中,须注意安全,发现电芯发热或短路后,应迅速投往远离人员和易燃易爆品的地方.
4.内容
280电芯 储能电芯配组标准
280电芯储能电芯配组标准280Ah储能电芯是一种大容量锂离子电池，广泛应用于储能系统、电动汽车等领域。
在实际应用中，为了确保电池组的安全性能和稳定性能，需要对280电芯进行合理的配组。
以下是一些建议的配组标准：1. 电池容量匹配：确保电池组中每个电芯的容量相互匹配，避免因容量差异导致的电池组性能不一致和寿命缩短。
一般来说，电芯容量差异不应超过5%。
2. 电池电压匹配：电池组中每个电芯的电压应相互匹配，以确保电池组在充放电过程中的稳定性。
通常，电芯电压差异不应超过0.05V。
3. 内阻匹配：电芯的内阻会影响电池组的充放电性能和安全性。
在配组时，应尽量选择内阻相近的电芯，以减小电池组内部的电阻损耗和热量产生。
4. 外观检查：检查电芯外观是否有破损、变形、脏污等问题，确保电芯表面干净整洁，连接处无松动。
5. 性能测试：对电芯进行性能测试，包括充放电曲线、循环寿命、容量保持率等指标，确保电芯性能良好。
6. 一致性：为了保证电池组的一致性，可以采用分组配对的方式进行配组。
将性能相近的电芯分为一组，每组内的电芯数量可以根据实际需求进行调整。
7. 温度管理系统：在电池组中加入温度管理系统，确保电芯在充放电过程中温度稳定，降低热失控风险。
8. 电池管理系统（BMS）：配组时应考虑电池管理系统的设计，确保电池组在充放电过程中的安全管理和性能监控。
9. 电路设计：合理设计电池组的电路布局，确保充放电电路、保护电路、温度监测电路等部分工作稳定。
10. 可靠测试：在电池组配组完成后，进行可靠测试，包括循环寿命测试、充放电性能测试、温度稳定测试等，确保电池组在实际应用中的稳定性能。
综上所述，280Ah储能电芯配组标准主要包括电池容量、电压、内阻匹配，外观检查，性能测试，一致性，温度管理系统，电池管理系统，电路设计以及可靠测试等方面。
在实际应用中，可以根据具体情况调整配组标准，以满足实际需求。
钛酸锂电芯正负极容量匹配设计及其对电芯性能影响
第 8 卷第 1 期 2019 年 1 月
LI Ronghui1, KONG Lingli1, WANG Jiwei1, LI 胁nxuan1, FAN Qinna2
('Ti叫in Lishen Bat臼ry Joint-Stock CO. Ltd., Ti叫血 300384， China; 2Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, Hebei, China)
关键词:软包装钦酸钮电芯 ; NIP 比设计;容量发挥;高温存储;循环性能
doi: 10.12028.j.issn.2095-4239.2018.0123
中图分类号: TQ 028.8
文献标志码 :A
文章编号: 2095-4239 (2019) 01-191-04
The capacity matchup design and its effects on the performances of LTO lithium ion battery
收稿日期: 2018-07-20; 修改稿日期: 2018-08-10 。 第一作者及通讯联系人:李荣辉(1 983-) ，男，高级工程师，主要从
事鲤离子电池快充电化学体系研究， E-mail: lrh031776@o
容量降低、内阻增加，对电池的低温、大倍率和长 循环性能造成负面影响 [2] 。
and cycling performance
动力电芯配组标准
江西联威新能源有限公司工作规范文件编号： NW-SOP-PE-188文件名称：作业指导书 -动力电池配组标准页码： 1 of 2版次：A0修订状态版本修订记录编制审核批准生效日期A0首次发行批准 / 日期审核/日期相关部门会签制定/日期江西联威新能源有限公司工作规范文件名称：作业指导书 -动力电池配组标准文件编号： NW-SOP-PE-188页码： 2 of 2版次：A01.0 目的规范和指导进行动力电池配组。
2.0 范围适用于本公司生产的动力电池和外购的动力电池。
3.0 定义3.1配组：指电池需要 2 个或以上数量电池的并联或者串联；3.2自耗电：指单个电池在老化储存前后的电压相差的数值；3.3自耗电差：指两个电池或多个电池在同一条件下测试的自耗电之间的数值差；3.4电压差：指两个电池或多个电池在同一条件下测试的电压之间的数值差；3.5容量差：指两个电池或多个电池在同一条件下测试的容量之间的数值差；3.6内阻差：指两个电池或多个电池在同一条件下测试的内阻之间的数值差；3.7平台容量：指电芯充满电后放电到规定电压所释放出的容量。
锰电芯、三元电芯放电到 3.6V ，铁电芯放电到 3.0V 。
（例：锰 / 三元电芯充满电后进行放电，记录 3.6V时放电容量和 3.0V时放电容量， 3.6V时的容量即平台容量， 3.0V 时的容量是电芯的整体容量。
）；3.8平台容量比：平台容量 / 整体容量 *100 ％；3.9平台容量比差：指两个电池或多个电池在同一条件下测试的平台容量比之间的数值差。
4.0 配组方法和要求4.1充 / 放电流要求：容量≤ 10AH，充 / 放电流 1C；容量 >10AH，充 / 放电流 10A。
4.2配组前容量测试：以恒流恒压方式对电池进行充电，直到电流降至0.02C 时结束充电，然后放电至电池所要求终止电压，记录每个电池的平台容量和整体容量。
4.3配组前充电要求：配组前对电池进行充电，标称电压为 3.6V 体系的电池充电到 3.850V ，标称电压为 3.2V 体系的电池充电到 3.300V ，然后恒压充电直到电流降至0.02C 时结束充电。
关于正负极配比的问题
最近很多坛友问到正负极如何设置合理的配比系数；其实这个问题在设计电池的时候是经常要面临的，也是每个人必须要搞懂的。
下面所有的讨论都是以石墨为负极活性材料。
所谓的正负极配比，说白了也就是负极到底要过量多少才合适；过量多了，造成负极浪费，但是可以提高正极的容量发挥（也就是高容）；过量少了，就会有析锂的风险，而且正极容量很难发挥（也就是低容）。
首先，介绍一个概念，CB值：也就是英文Cell Balance的缩写。
其计算方法为：CB=单位面积负极容量/单位面积正极容量正常情况下，CB值由如下条件决定：1、活性材料的首次效率；2、涂布精度；3、正负极循环的衰减速率（需要一定的经验）。
如果贵司涂布精度可以做到100%，正极首次效率大于负极首次效率，那么，恭喜您，您的CB值理论上可以接近1.但是，考虑到负极的衰减一般都大于正极，所以，还是需要提高CB值。
OK，说到这里，我想大家有点糊涂了，举个例子来讲或许会更明白些。
正极材料：钴酸锂为例，设计克容量140mAh/g，（钴酸锂首次效率一般为95%）；负极材料：人造石墨，设计克容量340mAh/g，（人造石墨首次效率一般为90%）；涂布精度：假定贵司的涂布精度偏差为2.5%；如上，合理的CB值范围是多少呢？CB值大于1.05即为OK，如果加上循环的损失，CB值设置为1.08就已经足够；为什么呢？因为正极的首次效率大于负极的首次效率，正极首次出来的容量能够全部被负极接受，不会造成离子的富余，只需考虑涂布精度和循环衰减即为OK。
那么，如果正极的首次效率小于了负极会出现什么样的后果呢；结果是显然的，在首次充电时，正极跑出了很多的离子，而负极不能够接受，所以必须在原有的基础上，提高CB值。
这也就是为什么三元的CB值设计要比钴酸锂高的原因。
当然了，案例里面的设计克容量都是该材料真真实实能够发挥的容量，不是估算的，一般可以通过扣式电池实测；也可以先自己假定一个，然后根据实验后调整。
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电芯正负极的容量匹配设计！网上已有较多的N/P的文章，内容非常不错，也非常有深度。
但是，从业新手普遍对文章中提到的传统石墨负极锂离子电池的N/P设计的实例运用和钛酸锂负极锂电池的N/P比两个问题感到迷茫。
本文着重讲述这两个问题，当然由于水平所限，讲述不足的地方，请大牛多多指教。
正文：在设计锂电池时，正确计算正负极容量合理的配比系数非常重要。
对于传统石墨负极锂离子电池，电池充放电循环失效短板主要在于负极侧发生析锂、死区等，因此通常采用负极过量的方案。
在这种情况下，电池的容量是由正极容量限制，负极容量/正极容量比大于1.0（即N/P 比>1.0）。
如果正极过量，在充电时，正极中出来的多余的锂离子无法进入负极，会在负极表面形成锂的沉积以致生成枝晶，使电池循环性能变差，也会造成电池内部短路，引发电池安全问题。
因此一般石墨负极锂电池中负极都会略多于正极，但也不能过量太多，过量太多会消耗正极中的锂；另外也会造成负极浪费，降低电池能量密度，提高电池成本。
对于钛酸锂负极电池，由于LTO负极结构较稳定，具有高的电压平台，循环性能优异且不会发生析锂现象，循环失效原因主要发在正极端，电池体系设计可取的方案是采用正极过量，负极限容（N/P 比<1.0），这样可以缓解当电池接近或处于完全充电状态时在高电位区域正极电位较高导致电解质分解。
图1、石墨负极不足和负极过量时电池性能趋势图传统石墨负极锂离子电池N/P比的计算实例N/P比（Negative/Positive）是指负极容量和正极容量的比值,其实也有另外一种说法叫CB（cell Balance）。
一般情况下，电池中的正负极配比主要由以下因素决定：①正负极材料的首次效率：要考虑所有存在反应的物质，包括导电剂，粘接剂，集流体，隔膜，电解液。
②设备的涂布精度：现在理想的涂布精度可以做到100%，如果涂布精度差，要加以考虑。
③正负极循环的衰减速率：如果正极衰减快，那么N/P比设计低些，让正极处于浅充放状态，反之如果负极衰减快，那么N/P比高些，让负极处于浅充放状态④电池所要达到的倍率性能。
N/P的计算公式：N/P=负极面密度×活性物质比率×活性物质放电比容量/正极面密度×活性物质比率×活性物质放电比容量在4.2～3.0V电压范围，25℃下，首轮充放电效率为95％举例来说：LiCoO2左右，三元材料首放充放电效率在86％～90％之间。
表1为商业NCM111的1C放电前三个充放电循环的质量比容量。
表1 商业NCM111电池前三个充放电循环比容量在使用材料配比前，可以根据材料厂家提供的首轮效率数据进行计算。
如果厂家没有提供，最好先用扣式半电池测试材料的首轮效率，以便做正负极配比计算。
石墨负极的锂电池正负极配比可以按照经验公式N/P=1.08来计算，N、P分别为负极和正极活性物质的质量比容量，计算公式如式（1）和式（2）所示。
负极过量有利于防止电池过充时带来的锂在负极表面的沉积，有利于提高电池的循环寿命和安全性。
N=负极面密度×活性物质比率×活性物质放电比容量（1）P=正极面密度×活性物质比率×活性物质放电比容量（2）假设正极面密度为200mg·cm–2，活性物质比率为90％，放电比容量为145mA·h·g–1，那么P=200mg·cm–2×0.9× 145 mA·h·g–1= 26.1 mA·h·cm–2。
假设负极活性物质比率为95％，放电比容量为320mA·h·g–1，那么负极的面密度设计为93 mg·cm–2较为合适，此时N=93mg·cm–2×0.95× 320 mA·h·g–1 = 28.3mA·h·cm–2,N/P=1.084。
因为电池材料首轮不可逆容量也会影响正负极的配比，所以还应当用首轮的充电容量对上面的计算进行验证。
根据表2所示，LiCoO2首轮充放电效率95％, NCM111首轮充放电效率86％，负极的首轮充放电效率90％，它们的充电容量分别为153mA·h·g–1、169mA·h·g–1、355mA·h·g–1。
表2 正负极材料首放容量和效率（典型值）P LCO=27.54mA·h·cm–2N=31.36 mA·h·cm–2N/P LCO=1.138P111=30.42mA·h·cm–2N/P111=1.03一般讲用充电容量算出的N,/P，比应该大于1.03，如果低于1.03就要重新对正负极的比例进行微调。
例如当正极首轮效率为80％时，上述正极充电容量为181 mA·h·g–1，那么P=32.58mA·h·cm–2,N/P=0.96，这时就要调整正负极的面密度，使N/P大于1，最好在1.03左右。
对于混合正极材料，也需按照上述方法进行计算。
不同N/P比对钛酸锂负极锂电池性能的影响不同N/P 比对电池容量发挥的影响本研究以三元NCM 为正极材料，钛酸锂LTO为负极材料制作了软包装锂离子电池；采用固定正极容量，变化负极容量的实验方案，即设定正极容量为100，设计负极容量分别为87、96、99、102，如图2所示。
当N/P 比小于1.0 时，负极容量是不足的，正极容量相对负极容量是过量的，电池容量发挥由负极容量限制；随着负极容量高，即N/P比提高，电池容量随之提高；当N/P高于1.0时，正极容量相对负极容量是不足的，电池容量发挥由正极容量限制，即使负极容量再提高，电池容量也将保持不变。
可见，在这种实验方案下，随着N/P 比的提高，电池容量随之提高。
图2、4 种N/P 比值与正负极容量以及电池容量之间关系示意图全电池容量测试也验证了以上分析，如图3(a)所示，全电池容量随着N/P 比提高，容量从2430 mA·h，提高到2793 mA·h。
通过计算正负极材料的克容量发挥，得到克容量随着N/P 比变化趋势，如图3(b)所示可见提高N/P 比可以提高正极材料克容量发挥以及电池容量发挥。
图3（a）不同N/P 比对电池容量的影响（b）不同N/P 比对正负极克容量发挥影响不同N/P 比对电池高温存储性能的影响高温存储（60 ℃、100%SOC）测试是以1.0C充电至2.8V/0.1C截止，搁置5min，1.0C 放至1.5V，循环3次选择最高容量为初始容量；随后电芯以1.0C 充电至2.8V/0.1C 截止，测试存储前的满电电压、内阻和满电厚度，并记录数值；电芯60℃存储7天后，测量存储后相应电芯的满电电压、内阻和满电厚度，随后将电芯以1.0C 放至1.5V 记为残余容量，将电芯以1.0C充电至2.8V/0.1C 截止，搁置5min，1.0C 放至1.5V，循环3次后的放电容量记录为恢复容量，测试结果如图3(a)所示。
图4 （a）不同N/P 比对60 ℃存储后电池厚度、内阻、电压、容量残余恢复的影响；（b）60 ℃存储前不同N/P 比电池电压对N/P比为0.87 的电池，满电60 ℃存储14 天后厚度膨胀率最小，为13.4%，N/P 比为1.02 的电池最高，为17.5%，随着N/P比降低，电池高温存储厚度膨胀逐渐减小；同样，N/P 比较低的电池内阻增长也较低，为0.03 mΩ，N/P 高的电池内阻增长较高，为0.15 mΩ。
残余和恢复容量则随着N/P 降低逐渐提升。
对存储前电压测试发现，如图3(b)所示，随着N/P 比降低，电压逐渐降低，N/P 比为0.87 时电池电压为2.411V，低的电池端电压可以降低电池在高温存储时的内部副反应，有益于提高残余和恢复容量。
可见，降低N/P 比有利于改善电池高温存储性能。
不同N/P 比对电池循环性能的影响对3三种不同N/P 比（0.87/0.99/1.02）NCM/LTO体系电池进行3C充电，3C放电循环测试，电压范围2.8～1.5 V，三种N/P 比条件下循环容量保持率如图5(a)所示。
从图中可以看出，N/P比为0.87的电池循环性能最优，循环1600次容量保持率97%。
而当N/P 比升高到0.96 和1.02 时，循环容量保持率明显变差。
循环过程中内阻变化率如图5 (b)所示，N/P 比为0.87 的循环内阻增加率最小，循环1800 次内阻增加7.6%。
当N/P 比增加到1.02 时，1800 次循环内阻急剧增加到34%。
可见电池N/P 比设计对循环性能具有较大影响，低N/P 比更有利于电池循环性能。
图5 不同N/P 比循环容量保持率（a）和循环内阻增长率（b）对比不同N/P 比三电极测试对不同N/P 比电池进行了三电极测试，测试条件为：3C恒流充电到2.8V，0.1C 截止，休眠30 min，3C放电到1.5 V。
测试结果如图6 所示。
图6 两种N/P 比电池正负极电位监控N/P 比为0.87 的电池正极电极电位从恒压充电初始段的4.325 V 降低到恒压末段的4.295 V，在随后30 min 休眠中继续降低到4.215 V。
N/P 比为1.00的正极电位在恒压充电段基本保持4.335 V 不变，在30min休眠过程中降低到4.321 V。
N/P 比为0.87的负极电位从1.56 V 降低到1.50V，N/P比为1.00的负极电极电位基本保持恒定不变，仅从1.56 V 降低到1.54 V。
N/P 比为0.87电池电压在30 min 休眠过程中从2.8V 降低到2.69 V，N/P 比为1.00电池电压基本保持不变，仅从2.8V降低到2.77 V。
可见，N/P 低的正极电位在恒压充电段和之后的休眠过程中压降较大，N/P 为0.87 的正极电位明显低于N/P 为1.0的正极电位。
从三电极测试中可以看到，对于LTO 负极，电压平台在1.55V 附近，绝大部分电解液溶剂在钛酸锂负极侧具有稳定的电化学性能，而正极侧电位较高，电解液易在正极侧发生氧化反应，特别是在接近满充电状态时。
因此，对于N/P比小于1（LTO限容）的电池体系，当电池满充时，负极电位会从1.56V降低到1.50V，正极电位随之从在恒压充电段从4.325V 降低到4.295V，在随后30min休眠去极化过程中继续降低到4.215 V；对于N/P比大于1（正极限容）的电池体系，LTO相对正极过量，LTO在充电过程中电位保持1.55V左右基本不变，仅从1.56V降低到1.54V，而正极电位在恒压充电过程中基本保持在 4.335V不变，高于低N/P 比电池正极电位的4.295 V，较高的正极电压态使得电解液与正极之间更容易发生氧化等副反应，从而导致循环性能和高温存储性能变差。