鉅大LARGE | 點擊量：685次 | 2022年10月09日
常用的鋰電參數計算公式有什么
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：
其中，法拉第常數(F)代表每摩爾電子所攜帶的電荷，單位C/mol，它是阿伏伽德羅數NA=6.02214×1023mol-1與元電荷e=1.602176×10-19C的積，其值為96485.3383±0.0083C/mol
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：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
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
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）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。
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）涂層的壓實密度及孔隙率
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）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)=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
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