能量密度与锂离子电池尺寸的关系
以下是实际锂离子电池模型来解释电池能量密度与尺寸的关系:锂离子电池模型:523450A1000mAh锂钻材料电池厚度5.2mm,电池宽度34mm,电池高度50mm。
锂离子电池
第一步:列出相关的固定参数
锂离子电池阴极克容量:142mAh/g;
阴极克容量:330mAh/g;
正压实密度:3.8g/cm3;
负压实密度:1.55g/cm3;
正极钻削硫酸锂的比例:94%负极石墨粉的比例
膜片厚度:0.016;
极耳宽度:4mm;
关于一个锂离子电池系统来说,有些参数是固定的,在设计的时候插上去就可以了!
第二步:进行电池设计之旅
1、电池小,一个铁芯,那么最大铁芯厚度:=电池厚度-外壳厚度=5.2-0.2*2=4.8mm(一般铝壳的厚度为0.2-0.3,不同地方可能会有所不同,但也没有多大关系)
2.芯高:取下上盖1mm,下盖0.5mm,塑料垫片1.5mm,预留1mm空间,芯高=50-1-0.5-1.5-1=46mm,即隔膜可宽44mm。一般来说,假如我们做铝壳,我们可以选择20um的隔膜。假如我们生产更大的电池,隔膜可能会更厚,从25um到35um不等。
3、负极的宽度,负极一定要比隔膜窄,它可以是1mm,也可以是2mm,取决于你怎么停留,这里假设是2mm,那么负极的宽度就是42mm。(关于一些大尺寸电池,请加宽3-4mm)
4.负极覆盖了正极,所以正极比负极窄,1-3mm。因为它是一个小电池,我们选择1mm和正极的宽度
44-1==43毫米
5.根据相关经验,假设正电极的双面密度=40.5mg/cm2,正电极的容量为140mAh/g,活性物质的比例为94%。负g容量320mAh/g,活性物质比94%。安全系数=1.03
(高,1.1)
然后我们可以计算:负的双面密度=40.5*140*94%/(320*94%)
1.05=18.45mg/cm26,阴极材料可压制至3.8g/cm3;负极为1.6g/cm3;铝箔12um,铜箔12um。
7.然后计算正负电极厚度:正极板厚度为40.5/3.8*10+16=119um,负极板厚度为18.45/1.6+10=127um;
8.然后,在缠绕后,有2层,单层的厚度=正厚度+负厚度+2层隔膜厚度
=119+127+16*2=278
9.可以看出,总的辊数=芯厚/(单层厚度*2)
=4.8*90%/(278/1000)=15.5匝
(90%为电池厚度预留空间,厚度值随材料厚度变化)
10.计算卷绕针的尺寸。卷取针宽=卷取芯宽-卷取芯厚-2=
(34-0.20*2)-4.8)*92%=27毫米
11.正极板长度计算:正极长=(层数-2)*双绕组厚度+
线圈宽度+线圈厚度+一层绕组厚度+线圈宽度)*(层数-1)/2+
线圈宽度-厚度/2=((16-2)*0..278*2+
(27+27+0.5+0.262))*(16-1)/2+27-5.2/2=505mm
负电极长度计算:负电极=正电极长度-针宽-尾部刮板水平-10
12、极耳的宽度和厚度,电池小,极耳0.1*4mm基本足够
13.电极的位置:
一个=10
B=线圈宽度*2.7+3
C=D+4*2
D=极端耳宽+(2~4)
E=needle-C/2
14.计算能力:设计能力=正选矿量*g容量*活性物质比=*140mAh/g*7.516*94%=1052mAh
15.标称容量:在一般设计中,设计容量约为标称容量的1.05%
16、根据不同的情况,进行相应的调整,设计电池大小,一般在电脑上编辑公式,只需输入相应的参数2-5分钟即可获得一个过程。