鉅大LARGE | 點擊量:11163次 | 2021年07月22日
解析常用鋰離子電池參數(shù)的計算公式
鋰離子電池參數(shù)的計算公式是常用的
(1)電極材料的理論容量
電極材料的理論容量,即材料中所有鋰離子參與電化學反應的假設所供應的容量,按下式計算:
其中,法拉第常數(shù)(F)表示每摩爾電子的電荷量,單位為C/mol,是阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02214×1023mol-1與基本電荷e=1.602176×10-19C的乘積,其值為96485.3383±0.0083C/mol
因此,主流材料理論承載力計算公式如下:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
LiFePO4的摩爾質(zhì)量為157.756g/mol,其理論容量為:
同樣,可以得到NCM(1:1)(lini1/3co1/3mn1/3o2)的摩爾質(zhì)量為96.461g/mol,其理論容量為278mAh/g,LiCoO2mol的質(zhì)量為97.8698g/mol。假如所有的鋰離子都出來,它的理論容量是274mah/g。
在石墨負極中,當鋰包埋量最大時,形成鋰碳層間化合物,化學式為LiC6,即6個碳原子與1個鋰原子化合。6c摩爾的質(zhì)量為72.066g/mol,石墨的最大理論容量為:
為硅陽極,李四+22+5+e-22↔Li22Si5表明五硅摩爾質(zhì)量是140.430克/摩爾,五個硅原子與李22,是硅陽極容量的理論:
這些計算值就是理論克容。為了保證材料結(jié)構(gòu)的可逆性,鋰離子的實際脫附系數(shù)小于1,材料的實際克數(shù)為:材料的實際克數(shù)=鋰離子的實際克數(shù)×理論容量
(2)電池設計容量
電池設計容量=鍍層密度×活料比×活料克數(shù)×電極涂覆面積
其中,表面密度是一個關鍵的設計參數(shù),重要在涂層和軋制過程控制中。當壓實密度一按時,涂層密度的增大意味著電極厚度增大,電子傳遞距離增大,電子電阻增大,但這種增大是有限的。鋰離子在電解質(zhì)中的遷移阻抗增大是影響厚膜中倍增器特性的重要因素。考慮到孔隙的孔隙度和彎曲度,離子在孔隙中的遷移距離比薄片的厚度大很多倍。
(3)N/P比值
陰性活性物質(zhì)克量×陰性活性物質(zhì)密度×陰性活性物質(zhì)含量比&pide;(陽性活性物質(zhì)克量×陽性活性物質(zhì)密度×陽性活性物質(zhì)含量比)
石墨陰極式電池的N/P要大于1.0,一般為1.04~1.20,這重要是為了安全設計,重要是為了預防鋰陽極演變,設計時要考慮工藝性能,如鍍層偏差等。但當N/P過大時,電池的不可逆容量損失導致電池容量低,電池能量密度降低。
有關鈦酸鋰負極,采用了正極的超額設計,電池容量由鈦酸鋰負極的容量決定。過多的正極設計有利于提高電池的高溫性能:高溫氣體重要來自負極。在過正電極設計中,負電極電位較低,容易在鈦酸鋰表面形成SEI膜。
(4)涂層的壓實密度和孔隙率
在加工過程中,電池極片涂層壓實密度計算公式如下:
考慮到軋制時金屬板材的延伸,軋制后涂層的表面密度計算公式如下:
涂層由活性物質(zhì)相、碳質(zhì)膠結(jié)相和孔隙組成。孔隙度計算公式如下:
式中,涂層的平均密度為:
(5)第一次的效果
第一效果=第一放電容量/第一充電容量
在日常加工中,一般先將其轉(zhuǎn)換成一部分的費用,再由一部分的費用補充后再將其排出。因此:
第一效應=(轉(zhuǎn)換為充電容量+除容量以補充電容)/除容量第一放電容量
(6)能量密度
體積能量密度(Wh/L)=電池容量(mAh)×3.6(V)/(厚度(cm)×寬度(cm)×長度(cm))
質(zhì)能密度(Wh/KG)=電池容量(mAh)×3.6(V)/電池重量
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