鉅大LARGE | 點擊量:19321次 | 2019年09月16日
鋰電池參數,常用鋰電參數計算公式
鋰電池參數,常用鋰電參數計算公式。在動力鋰電池系統中,各個參數能夠表征系統的不同性能,在設計與研究鋰電池的過程中,你對以下的鋰電參數與計算公式全部掌握了嗎?如果還沒掌握,趕緊收藏起來慢慢學習吧。
鋰電池參數有哪些?
1、電池容量
鋰電池的容量由電池內活性物質的數量決定,通常用毫安時mAh或者Ah表示。例如1000mAh就是能以1A的電流放電1h換算為所含電荷量大約為3600C。
2、標稱電壓
鋰電池正負極之間的電勢差稱為電池的標稱電壓。標稱電壓由極板材料的電極電位和內部電解液的濃度決定。
3、充電終止電壓
可充電電池充足電時,極板上的活性物質已達到飽和狀態,再繼續充電,電池的電壓也不會上升,此時的電壓稱為充電終止電壓。鋰離子電池為4.2V或者4.35V。
4、放電終止電壓
放電終止電壓是指蓄電池放電時允許的最低電壓。放電終止電壓和放電率有關。一般來講單元鋰離子電池為2.7V。
5、電池內阻
鋰電池的內阻由極板的電阻和離子流的阻抗決定,在充放電過程中,圖像引擎以及極板的電阻是不變的,但離子流的阻抗將隨電解液濃度和帶電離子的增減而變化。
6、自放電率
是指在一段時間內,電池在沒有使用的情況下,自動損失的電量占總容量的百分比。一般在常溫下鋰離子電池自放電率為5%-8%。
常用鋰電參數計算公式
(1)電極材料的理論容量
電極材料理論容量,即假定材料中鋰離子電池全部參與電化學反應所能夠提供的容量,其值通過下式計算:故而,主流的材料理論容量計算公式如下:
LiFePO4摩爾質量157.756g/mol,其理論容量為:同理可得:三元材料NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)摩爾質量為96.461g/mol,其理論容量為278mAh/g,LiCoO2摩爾質量97.8698g/mol,如果鋰離子全部脫出,其理論克容量274mAh/g.
石墨負極中,鋰嵌入量最大時,形成鋰碳層間化合物,化學式LiC6,即6個碳原子結合一個Li。6個C摩爾質量為72.066g/mol,石墨的最大理論容量為:對于硅負極,由5Si+22Li++22e-?Li22Si5可知,5個硅的摩爾質量為140.430g/mol,5個硅原子結合22個Li,則硅負極的理論容量為:這些計算值是理論的克容量,為保證材料結構可逆,實際鋰離子脫嵌系數小于1,實際的材料的克容量為:材料實際克容量=鋰離子脫嵌系數×理論容量
(2)電池設計容量
鋰電池設計容量=涂層面密度×活物質比例×活物質克容量×極片涂層面積
其中,面密度是一個關鍵的設計參數,主要在涂布和輥壓工序控制。壓實密度不變時,涂層面密度增加意味著極片厚度增加,電子傳輸距離增大,電子電阻增加,但是增加程度有限。厚極片中,鋰電池在電解液中的遷移阻抗增加是影響倍率特性的主要原因,考慮到孔隙率和孔隙的曲折連同,離子在孔隙內的遷移距離比極片厚度多出很多倍。
(3)N/P比
負極活性物質克容量×負極面密度×負極活性物含量比÷(正極活性物質克容量×正極面密度×正極活性物含量比)
石墨負極類電池N/P要大于1.0,一般1.04~1.20,這主要是出于安全設計,主要為了防止負極析鋰,設計時要考慮工序能力,如涂布偏差。但是,N/P過大時,電池不可逆容量損失,導致電池容量偏低,電池能量密度也會降低。
(4)首效
首效=首次放電容量/首次充電容量
日常生產中,一般是先化成再進行分容,化成充入一部分電,分容補充電后再放電,故而:首效=(化成充入容量+分容補充電容量)/分容第一次放電容量
(6)能量密度
體積能量密度(Wh/L)=鋰電池容量(mAh)×3.6(V)/(厚度(cm)*寬度(cm)*長度(cm))質量能量密度(Wh/KG)=電池容量(mAh)×3.6(V)/電池重量
以上就是鋰電池參數,常用鋰電參數計算公式的介紹。雖然這些個參數都比較偏理論敘述,但是卻是動力鋰電池最基本的元素,就像一把鑰匙,通過它們才能評價動力電池的好壞,才能打開這扇大門。