分享一份自己制作的软包叠片电池设计表,主要包括正极材料体系、负极材料体系、极片设计、电芯设计、电池材料质量、电池总体信息几个部分。同时简单介绍设计表中的公式。电池设计表仅根据实验电池样品进行了确认,仅供参考。表格中黄色区域为需要填写的内容,白色区域数值自动计算。
不可逆克容量=充电克容量-放电克容量
正极体积容量=发挥克放电容量*正极涂层密度*正极活性物质比例
正极两面涂布面密度=(负极目标使用容量+负极不可逆容量)*负极面密度*负极活物质比例/(正极充电容量*正极活物质比例)
Cu基材面密度(mg/cm2)=Cu真密度(g/cc)*Cu箔厚度(um)*0.0001*1000
正极涂层密度=正极活物质密度/活物质比例
正极涂层真密度=1/[活物质比例/真密度+导电剂1比例/真密度+导电剂2比例/真密度+粘结剂比例/真密度]
正极辊压目标厚度=正极厚度/(1+辊压之后厚度回弹率)
正极厚度(um)=正极两面涂布面密度(mg/cm2)/正极涂层密度(g/cc)*10000/1000+辊压后Al基材厚
辊压后Cu基材厚=Cu基材厚/(1+辊压后延伸率)
负极宽=正极宽+(负极宽-正极宽的差)
负极高=正极高+(负极高-正极高的差)
Cu基材面密度(mg/cm2)=Cu真密度(g/cc)*Cu箔厚度(um)*0.0001*1000
负极涂层密度=负极活物质密度/活物质比例
负极涂层真密度=1/[活物质比例/真密度+导电剂1比例/真密度+导电剂2比例/真密度+粘结剂比例/真密度+增稠剂比例/真密度]
负极辊压目标厚度=负极厚度/(1+辊压之后厚度回弹率)
负极厚度(um)=负极两面涂布面密度(mg/cm2)/负极涂层密度(g/cc)*10000/1000+辊压后Cu基材厚
辊压后Cu基材厚=Cu基材厚/(1+辊压后延伸率)
电芯设计
隔膜层数=叠片总片数+1
隔膜全长=隔膜层数*电芯宽度+内部隔膜长度+外部隔膜长度+正极片数*正极厚度+负极片数*负极厚度
正极片数=(叠片总片数-1)/2
负极片数=(叠片总片数+1)/2
正极涂布面积=正极宽*正极高*正极片数
负极涂布面积=负极宽*负极高*负极片数
电芯宽度=负极宽度+隔膜-负极宽度差+隔膜厚度*4
电芯高度(不含极耳)=负极高度+隔膜-负极高度差
电芯的厚度=正极片数*正极厚度+负极片数*负极厚度+(隔膜层数+外部隔膜长度/电芯宽度)*隔膜厚度
厚度方向的富余量=内部空间的厚度-电芯的厚度
厚度方向的富余度=厚度方向的富余量/内部空间的厚度
高度方向的富余=内部空间的高度-电芯高度
高度方向的富余度=高度方向的富余量/内部空间的高度
SOC100%正极厚=正极厚度*(1+SOC100%正极涂层膨胀率)
SOC100%负极厚=负极厚度*(1+SOC100%负极涂层膨胀率)
SOC100%电芯厚度=电芯的厚度+正极厚度*SOC100%正极涂层膨胀率*正极片数+负极厚度*SOC100%负极涂层膨胀率*负极片数
SOC100%厚度富余=内部空间的厚度-SOC100%电芯厚度
正极涂层重量=正极两面涂布面密度(mg/cm2)/1000*正极涂布面积(mm2)/100
电芯体积=正极涂层体积+负极涂层体积+隔膜的体积+Al重量/Al密度+Cu重量/Cu密度
电芯重量=正极涂层重量+负极涂层重量+Al重量+Cu重量+隔膜重量
全部注液可能空间=极片全体孔隙体积+隔膜孔隙体积+内部空间剩余量
可能注液量=电解液密度*全部注液可能空间
注液体积/极片孔隙=目标注液量/电解液密度/极片全体孔隙体积
铝塑膜和极耳
铝塑膜可以根据电芯尺寸和面密度计算质量和体积,极耳可以根据电池使用倍率下的电流计算极耳电流密度,再确定尺寸。主要包含表格中这些项目,本文没有计算此部分,直接填入的实验电池的铝塑膜和极耳测量数据。
电池信息
电池重量=电芯重量+铝塑膜壳体重量+注液量+正极极耳重量+负极极耳重量+胶带重量+其他零部件重量
电池容量=正极活物质量*正极发挥克容量
电池能量=电池容量*公称电压
电池质量能量重量密度=电池能量/电池重量
电池体积能量密度=电池能量/电池体积
极耳1C电流密度=电池容量/负极极耳厚度/负极极耳宽度
正极充电容量=正极活物质量*充电克容量
正极放电容量=正极活物质量*放电克容量
正极不可逆容量=正极充电容量-正极放电容量
正极对应部分负极不可逆容量=负极活物质量*涂布面积比正极/负极*不可逆克容量
负极实际使用容量=负极充电容量-正极对应部分负极不可逆容量
正极对应部分的负极放电可能容量=负极活物质量*涂布面积比正极/负极*放电克容量
N/P=负极两面面密度*负极充电克容量*负极活物质比例/(正极两面面密度*正极充电克容量*正极活物质比例)