解析常用锂电池参数的计算公式

2021-02-04 ryder

锂电池参数的计算公式是常用的

(1)电极材料的理论容量

电极材料的理论容量，即材料中所有锂离子参与电化学反应的假设所供应的容量，按下式计算:

其中，法拉第常数(F)表示每摩尔电子的电荷量，单位为C/mol，是阿伏伽德罗常数NA=6.02214×1023mol-1与基本电荷e=1.602176×10-19C的乘积，其值为96485.3383±0.0083C/mol

因此，主流材料理论承载力计算公式如下:

LiFePO4的摩尔质量为157.756g/mol，其理论容量为:

同样，可以得到NCM(1:1)(lini1/3co1/3mn1/3o2)的摩尔质量为96.461g/mol，其理论容量为278mAh/g,LiCoO2mol的质量为97.8698g/mol。假如所有的锂离子都出来，它的理论容量是274mah/g。

在石墨负极中，当锂包埋量最大时，形成锂碳层间化合物，化学式为LiC6，即6个碳原子与1个锂原子化合。6c摩尔的质量为72.066g/mol，石墨的最大理论容量为:

为硅阳极,李四+22+5+e-22↔Li22Si5表明五硅摩尔质量是140.430克/摩尔,五个硅原子与李22,是硅阳极容量的理论:

这些计算值就是理论克容。为了保证材料结构的可逆性，锂离子的实际脱附系数小于1，材料的实际克数为:材料的实际克数=锂离子的实际克数×理论容量

(2)电池设计容量

电池设计容量=镀层密度×活料比×活料克数×电极涂覆面积

其中，表面密度是一个关键的设计参数，重要在涂层和轧制过程控制中。当压实密度一按时，涂层密度的增大意味着电极厚度增大，电子传递距离增大，电子电阻增大，但这种增大是有限的。锂离子在电解质中的迁移阻抗增大是影响厚膜中倍增器特性的重要因素。考虑到孔隙的孔隙度和弯曲度，离子在孔隙中的迁移距离比薄片的厚度大很多倍。

(3)N/P比值

阴性活性物质克量×阴性活性物质密度×阴性活性物质含量比&pide;(阳性活性物质克量×阳性活性物质密度×阳性活性物质含量比)

石墨阴极式电池的N/P要大于1.0，一般为1.04~1.20，这重要是为了安全设计，重要是为了预防锂阳极演变，设计时要考虑工艺性能，如镀层偏差等。但当N/P过大时，电池的不可逆容量损失导致电池容量低，电池能量密度降低。

关于钛酸锂负极，采用了正极的超额设计，电池容量由钛酸锂负极的容量决定。过多的正极设计有利于提高电池的高温性能:高温气体重要来自负极。在过正电极设计中，负电极电位较低，容易在钛酸锂表面形成SEI膜。

(4)涂层的压实密度和孔隙率

在加工过程中，电池极片涂层压实密度计算公式如下:

考虑到轧制时金属板材的延伸，轧制后涂层的表面密度计算公式如下:

涂层由活性物质相、碳质胶结相和孔隙组成。孔隙度计算公式如下:

式中，涂层的平均密度为:

(5)第一次的效果

第一效果=第一放电容量/第一充电容量

在日常加工中，一般先将其转换成一部分的费用，再由一部分的费用补充后再将其排出。因此: