锂电池参数,常用锂电参数计算公式

2019-09-16      19290 次浏览

锂电池参数,常用锂电参数计算公式。在动力锂电池系统中,各个参数能够表征系统的不同性能,在设计与研究锂电池的过程中,你对以下的锂电参数与计算公式全部掌握了吗?如果还没掌握,赶紧收藏起来慢慢学习吧。


锂电池参数有哪些?


1、电池容量


锂电池的容量由电池内活性物质的数量决定,通常用毫安时mAh或者Ah表示。例如1000mAh就是能以1A的电流放电1h换算为所含电荷量大约为3600C。


2、标称电压


锂电池正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。


3、充电终止电压


充电电池充足电时,极板上的活性物质已达到饱和状态,再继续充电,电池的电压也不会上升,此时的电压称为充电终止电压。锂离子电池为4.2V或者4.35V。


4、放电终止电压


放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。放电终止电压和放电率有关。一般来讲单元锂离子电池为2.7V。


5、电池内阻


锂电池的内阻由极板的电阻和离子流的阻抗决定,在充放电过程中,图像引擎以及极板的电阻是不变的,但离子流的阻抗将随电解液浓度和带电离子的增减而变化。


6、自放电率


是指在一段时间内,电池在没有使用的情况下,自动损失的电量占总容量的百分比。一般在常温下锂离子电池自放电率为5%-8%。


常用锂电参数计算公式


(1)电极材料的理论容量


电极材料理论容量,即假定材料中锂离子电池全部参与电化学反应所能够提供的容量,其值通过下式计算:故而,主流的材料理论容量计算公式如下:


LiFePO4摩尔质量157.756g/mol,其理论容量为:同理可得:三元材料NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)摩尔质量为96.461g/mol,其理论容量为278mAh/g,LiCoO2摩尔质量97.8698g/mol,如果锂离子全部脱出,其理论克容量274mAh/g.


石墨负极中,锂嵌入量最大时,形成锂碳层间化合物,化学式LiC6,即6个碳原子结合一个Li。6个C摩尔质量为72.066g/mol,石墨的最大理论容量为:对于硅负极,由5Si+22Li++22e-?Li22Si5可知,5个硅的摩尔质量为140.430g/mol,5个硅原子结合22个Li,则硅负极的理论容量为:这些计算值是理论的克容量,为保证材料结构可逆,实际锂离子脱嵌系数小于1,实际的材料的克容量为:材料实际克容量=锂离子脱嵌系数×理论容量


(2)电池设计容量


锂电池设计容量=涂层面密度×活物质比例×活物质克容量×极片涂层面积


其中,面密度是一个关键的设计参数,主要在涂布和辊压工序控制。压实密度不变时,涂层面密度增加意味着极片厚度增加,电子传输距离增大,电子电阻增加,但是增加程度有限。厚极片中,锂电池在电解液中的迁移阻抗增加是影响倍率特性的主要原因,考虑到孔隙率和孔隙的曲折连同,离子在孔隙内的迁移距离比极片厚度多出很多倍。


(3)N/P比


负极活性物质克容量×负极面密度×负极活性物含量比÷(正极活性物质克容量×正极面密度×正极活性物含量比)


石墨负极类电池N/P要大于1.0,一般1.04~1.20,这主要是出于安全设计,主要为了防止负极析锂,设计时要考虑工序能力,如涂布偏差。但是,N/P过大时,电池不可逆容量损失,导致电池容量偏低,电池能量密度也会降低。


(4)首效


首效=首次放电容量/首次充电容量


日常生产中,一般是先化成再进行分容,化成充入一部分电,分容补充电后再放电,故而:首效=(化成充入容量+分容补充电容量)/分容第一次放电容量


(6)能量密度


体积能量密度(Wh/L)=锂电池容量(mAh)×3.6(V)/(厚度(cm)*宽度(cm)*长度(cm))质量能量密度(Wh/KG)=电池容量(mAh)×3.6(V)/电池重量


以上就是锂电池参数,常用锂电参数计算公式的介绍。虽然这些个参数都比较偏理论叙述,但是却是动力锂电池最基本的元素,就像一把钥匙,通过它们才能评价动力电池的好坏,才能打开这扇大门。


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