鋰電池設(shè)計尺寸與克容量關(guān)系
下面以實際的鋰電池型號來進行講解電池設(shè)計的尺寸與克容量關(guān)系:鋰電池型號:523450A1000mAh鉆酸鋰材料電池厚度5.2mm,電池寬度34mm,電池高度50mm。
第一步:列出相關(guān)的固定的參數(shù)
鋰電池正極克容量:142mAh/g;
負極克容量:330mAh/g;
正極壓實密度:3.8g/cm3;
負極壓實密度:1.55g/cm3;
正極鉆酸鋰比例:94%負極石墨粉比例94%
隔膜厚度:0.016;
極耳寬:4mm;
對于一種鋰電池體系來說,有的參數(shù)是固定的,在設(shè)計時只要套進去就行了!
第二步:進行電池設(shè)計之旅
1、小電池,一個卷芯,那么卷心最大厚度:=電池厚度-殼體厚度=5.2-0.2*2=4.8mm(一般鋁殼厚度為0.2-0.3,不同地方可能不一樣,但關(guān)系不大)
2、卷芯高度,除去頂蓋1mm,底蓋0.5mm,塑料隔圈1.5mm,預留空間1mm,那么卷芯高度=50-1-0.5-1.5-1=46mm也就是說,隔膜可以是44mm寬。一般我們做鋁殼的話,可能選20um的隔膜,做大電池的話,隔膜就可能厚點,大概25um到35um都有。
3、負極寬度,負極肯定比隔膜窄,可以是1mm,也可以是2mm,看你怎么留了,在此假設(shè)2mm,那么負極寬度為42mm。(在做一些大型號電池時可適當加寬3-4mm)
4、負極包住正極,那么正極比負極窄,1-3mm,因為是小電池,我們選1mm,正極寬度=44-1=43mm。
5、下面按照經(jīng)驗,假設(shè)正極雙面密度=40.5mg/cm2,正極克容量140mAh/g,活性物質(zhì)比例94%;負極克容量320mAh/g,活性物質(zhì)比例94%。安全系數(shù)=1.03(也可以更高,1.1)那么我們可以計算出:負極雙面密度=40.514094%/(320*94%)1.05=18.45mg/cm26、正極材料可以壓到3.8g/cm3;負極可以做到1.6g/cm3;鋁箔12um,銅箔12um。
7、那么可以計算出正負極厚度:正極片厚度40.5/3.8*10+16=119um,負極片厚度=18.45/1.6+10=127um;
8、那么,卷繞一圈,有2層,單層厚度=正極厚度+負極厚度+2層隔膜厚度=119+127+162=278um,
9、可見,總卷繞卷數(shù)=卷芯厚度/(單層厚度2)=4.890%/(278/1000)=15.5圈,經(jīng)取整:即負極有15折,正極16折
(90%為電池厚度的預留空間,厚度大小取值也不同,主要看材料的厚度反彈來定)
10、計算卷針尺寸,卷針寬度=卷芯寬度-卷芯厚度-2=
(34-0.202)-4.8)92%=27mm
11、計算正極片長度:正極長=(層數(shù)-2)雙層卷繞厚度+卷針寬+卷針厚度+一層卷繞厚+卷針寬度)(層數(shù)-1)/2+
卷針寬-厚度/2=((16-2)0..2782+
(27+27+0.5+0.262))(16-1)/2+27-5.2/2=505mm,試卷時,微調(diào)尺寸。
計算負極長度:負極=正極長-針寬-尾刮粉位-10
12、極耳寬度與厚度,小電池,極耳0.14mm基本就夠了
13、極片刮粉位:
A=10
B=卷針寬2.7+3
C=D+4*2
D=極耳寬+(2~4)
E=卷針-C/2
13、計算容量:設(shè)計容量=正極敷料量克容量活性物質(zhì)比例=140mAh/g7.516*94%=1052mAh
14、標稱容量:一般設(shè)計時,設(shè)計容量約為標稱容量的1.05%
15、根據(jù)不同的情況,進行相應的調(diào)整,電池尺寸的設(shè)計,一般在電腦上編輯公式,只需要輸入相應的參數(shù)2-5分鐘就可以得出一份工藝。
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