电池设计基础知识

电池设计：

（1）正极参数：LiC o O2活性物质比容量140mAh/g。

活性物质含量0.96 正极基体厚度（Al）15μ

正极涂敷量（mg/cm2）35~45

碾压密度（g/cm3） 3.66~3.68

（2）负极参数： C 活性物质比容量308mAh/g。

活性物质含量0.91 副负极基体厚度（C u）10μ

负极涂敷量（mg/cm2）10~30

碾压密度（g/cm3） 1.66~1.68

（3）设计N/P（负/正）： 1.03

（4）装配参数：极耳处封装高度≥4mm

正、负极片宽度差（mm）1~3

负极同隔膜宽度差（mm） 2

折叠层数（单/双）1~2

极耳间距客户要求

极耳上保护胶带层数 1

（5）辅助材料参数：隔膜厚度μ1 20μ1

保护胶带厚度μ 100μ

终止胶带厚度μ 80μ

铝塑袋厚度μ 113μ

极耳厚度μ 100μ

极耳宽度mm 3~4

（6）设备公差：正极涂敷量公差 +/-（mg/cm 2） 0.6

负极涂敷量公差 +/-（mg/cm 2） 0.3

（7）材料系数：隔膜溶胀率 0.02

极组化成膨胀率 0.2

极组满电膨胀率 0.1

例：421270 280 mAh

隔膜宽： 70-7=63

负极： 63-2=61

正极 ： 61-2=59+1=60 B

卷针宽度： 12-4.2-（2.6或1.5

正极单面： 2*12+2（倒角）

A

A+B=280+20/60*135*D/2*0.96*105 A-B=2*12+2

电池厚度=极组厚度+极组厚度/10+0.2+0.1（修正）

For Example ：052030

4.9=x+0.1x+0.3

极组厚度为：4.2

极组宽度=20-1.5=18.5

注：1.5为两个折边+壳

For Example：441070（采取651321卷法）250 mAh

壳最长：67

隔膜宽：60

负极：58

正极：56

正极单边=2*10+2=22=A-B

A+B=250+20/56*135*D/2*0.96

得出A、B

负极片长=正极片长

极组宽度=10-1.5=8.5

极组厚度=4.4-0.3/1.1=3.7

如果正极极耳用镍，则会把镍电解

正极：C o酸锂LiC o O2 粘接剂（PVDF1300，1700）导电剂

导电剂：提高电极导电性CB、KS、SS、SP、KB和LSTM。

粘接剂：把活性物质和导电剂粘在铝箔上。

负极：石墨

活性材料石墨：MCMB P15B-HG MCF（碳纤维）天然石墨CMS 导电剂：SS、SP、LSTM（负极本身导电性很好，但颗粒小，SS能把颗粒连接起来）。

粘接剂：PVDF1100，SBR、CMC。

隔膜：电子绝缘，离子导通（要求强度好，多孔结构，在电池温度过高时，具有闭孔特性）。

孔隙度40%好

联苯 4.7V

防过充：反应电压：

PCS 5.2V

联苯：把隔膜孔堵住，切断电流。

电解液：电池内部电化学反映的环境，主要由溶剂：（EC、DEC、DML、EML、PC、内丁脂等）注：EC：碳酸二乙烯脂；PC：低温性能，电解质（LiPF6，LiBF4，LiN（SO2CF3）2、

LiN（SO2C2F5）2和功能性添加剂，如：连苯（防过充）、V C（循环寿命）、PCS（防过充）。

PS：加速形成SEI膜。

LiN（SO2CF3）2：金氟硫酸亚胺锂。

LiN（SO2C2F5）2：能有效的抑制电极产生气体和提高温度循环等。

正极反应：LiC o O2 充电Li1-x C o O2+Xli++xe

IF U=4.1v时，x=0.5

负极反应：6C+xLi++ xe Lix C6

过充LiC o O2不稳定分解CO2O3 CO3O4 容易发生爆炸。C的1g容量

6个C带一个Li+

72gC 1mol Li+

72gC=1mol Li+=1.69*10-19*6.23*1023

1 gC=(1.69*10-19*6.23*1023)/72

初次化成过程中：电池在0-2.5V左右时，电解液在负极表面还原，形成固态电

解质界面（SEI膜：烷基碳酸锂、氧化锂、碳酸锂、氟化锂等），

初次是不可逆的，如果容量占总容量的10%左右，对电池而

言产生气体：乙烯、丙烯、CO2等试剂还原产生的。

SEI膜：溶剂化分子离子化，让阳离子单过，阴离子挡住，正、负极表面都形成，对负极更需要，SEI膜对负极是保护，负极层状PC有个甲基是楔状，

没有膜会把负极翘起，负极失效。

由于电池初期的产生现象：

处理方法：（1）开口排气

（2）新型电解液添加剂。

过充情况：产生氧气

3C O O2=CO3 O4+ O2

注：3C O O2不稳定。

LiPF6+H2O 2 HF +LiF+P O F3注：2 HF：腐蚀性很强。

设计：

1、选用所用电池体系。如果高容量则采用石墨体系负极，负极材料和电解液的

匹配性，如果石墨体系中不能使用大量的PC，PC量＜10%，而且要在电液中加V C。

2、正、负极极片涂布参数的确定。

（1）首先确定正负极可逆容量比。

（2）根据电池容量、电池外形尺寸来计算极片的尺寸和涂布方式。

负极少，循环差。

正极少，假设C—0.2V O C V（+）-O C V（-）=4.2V