聚合物鋰電池參數計算公式有哪些?
在做聚合物鋰電池生產制造或購買的鋰電池的時候,我們常常會電池的某個參數需要進行計算,對于不少專業做鋰電池的人來說比較困難,下面介紹一下常見聚合物鋰電池參數計算公式,希望可以幫到大家。
(1)鋰電池電極材料的理論容量計算公式
電極材料理論容量,即假定材料中鋰離子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,石里的最大理論容量為:
對于硅負極,由5Si+22Li++22e-→Li22Si5可知,5個硅的摩爾質量為140.430
g/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)鋰電池設計容量計算公式
電池設計容量=涂層面密度x活物質比例x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,鋰離子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)聚合物鋰電池的N/P比計算公式
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。
而對于鈦酸鋰負極,采用正極過量設計,電池容量由鈦酸鋰負極的容量確定。正極過量設計有利于提升電池的高溫性能:高溫氣體主要來源于負極,在正極過量設計時,負極電位較低,更易于在鈦酸鋰表面形成SEI膜。
(4)鋰電池生產涂層的壓實密度及孔隙率計算公式在生產過程中,電池極片的涂層壓實密度計算公式:
而考慮到極片輥壓時,金屬箔材存在延展,輥壓后涂層的面密度通過下式計算:
涂層由活物質相、碳膠相和孔隙組成,孔隙率計算公式:
其中,涂層的平均密度為:
(5)電池的首效計算公式
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)能量密度計算公式
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))質量能量密度(Wh/KG)=電池容量(mAh)×3.6(V)/電池重量上面就是關于聚合物鋰電池常見參數的幾個計算公式,是比較方便的理論計算值,可以很好地幫助大家相對較快的查看鋰電池廠家提供的電池產品是否符合自己的需求。