如何計算鋰電參數(shù)?

(1)電極材料的理論容量

電極材料的理論容量，即假設(shè)材料中所有鋰離子都參與電化學(xué)反應(yīng)所供應(yīng)的容量，按下式計算:

其中，法拉第常數(shù)(F)表示每摩爾電子攜帶的電荷量，單位為C/mol，是阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02214×1023mol-1與元素電荷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:

LiFePO4的摩爾質(zhì)量為157.756g/mol，其理論容量為:

同樣，三元材料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,LiCoO2的摩爾質(zhì)量為97.8698g/mol。假如鋰離子全部釋放，其理論容量為274mah/g。

在石墨負(fù)極中，當(dāng)鋰包埋量最大時，形成鋰碳層間化合物，化學(xué)式為LiC6，即6個碳原子與1個鋰原子化合。6cmol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，實際鋰離子的脫嵌系數(shù)小于1。實際材料克容量為:材料實際克容量=鋰離子包埋系數(shù)×理論容量

(2)電池設(shè)計容量

電池設(shè)計容量=鍍膜層密度×活料比×活料克數(shù)×電極鍍膜面積

其中，表面密度是一個關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)，重要在涂層和軋制過程控制中。在壓實密度不變的情況下，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，但新增程度有限。在厚電極膜中，電解液中鋰離子遷移阻抗的增大是影響倍增器特性的重要原因。考慮到孔隙率和孔隙的交錯，離子在孔隙中的遷移距離是電極膜厚度的好幾倍。

(3)N/P比值

G負(fù)極活性物質(zhì)的能力×負(fù)極的活性物質(zhì)密度×內(nèi)容比負(fù)極活性物質(zhì)的&pide;(G正極活性物質(zhì)的能力×正極的活性物質(zhì)密度×內(nèi)容的比例在正極活性物質(zhì))

石墨負(fù)極電池的N/P大于1.0，一般為1.04~1.20，這重要是為了安全設(shè)計，重要是為了防止負(fù)極鋰的演化，設(shè)計時應(yīng)考慮工藝容量，如鍍層偏差等。但是，當(dāng)N/P過大時，電池的不可逆容量損失會導(dǎo)致電池容量過低，電池能量密度降低。

鈦酸鋰負(fù)極采用過量正極設(shè)計，電池容量由鈦酸鋰負(fù)極的容量決定。正極的過度設(shè)計有利于提高電池的高溫性能:高溫氣體重要來自負(fù)極。當(dāng)正電極過量設(shè)計時，負(fù)電極電位較低，容易在鈦酸鋰表面形成SEI。

(4)涂層的壓實密度和孔隙率

在生產(chǎn)過程中，電池電極涂層壓實密度的計算公式如下:

考慮到在軋制極板時金屬箔是延展的，軋制后涂層的表面密度計算公式如下:

涂層由活性材料相、碳橡膠相和孔隙組成。孔隙度計算公式如下:

式中，涂層的平均密度為:

(5)主效應(yīng)

初始效應(yīng)=第一次放電容量/第一次充電容量

在日常生產(chǎn)中，通常先將其轉(zhuǎn)換成容積，再將容積分成若干部分，并充一部分電，再將電量加到容積中，再將其排出，因此:

初始效應(yīng)=(形成電荷容量+新增的電容)/電容第一放電容量

(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