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電池電解液用量計算方法

電解液

鋰離子電池是由正、負(fù)極極片,隔膜,電解液以及殼體極耳等輔助材料組成的。電池極片涂層可看成一種復(fù)合材料,主要由三部分組成:

(1)活物質(zhì)顆粒;

(2)導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑相互混合的組成相;

(3)孔隙,需要填滿電解液。

隔膜也是多孔結(jié)構(gòu)的,一方面,隔絕電子,另一方面孔隙需要填充電解液允許鋰離子通過。因此,鋰離子電池的電解液量主要就是需要填充滿極片和隔膜里面的孔隙,孔隙體積就是電解液用量體積,即:

電解液體積=正極片孔隙體積+負(fù)極片孔隙體積+隔膜孔隙體積;

而極片和隔膜的孔隙體積計算方法為:

極片的孔隙體積=(每片極片涂層的長×寬×厚)×片數(shù)×孔隙率

隔膜的孔隙體積=隔膜的面積×厚度×孔隙率

考慮到除了電芯之外,殼體內(nèi)部的空間還有沒有被填充的剩余空間(這些空間也可以根據(jù)電池設(shè)計計算出來),這些地方也會殘存電解液,即:

實(shí)際電解液量=所有孔隙體積+殘存電解液體積

硬殼電池殘存體積較多,實(shí)際電解液用量比理論值大很多,軟包電池內(nèi)部剩余空間一般,殘存電解液量適量,圓柱電池內(nèi)部空間利用率高,殘存電解液量少。

隔膜的厚度和孔隙率材料廠家會提供,比如厚度25微米,孔隙率49%。根據(jù)電芯設(shè)計或者直接拆解電池測量可以隔膜的長度和寬度,計算出隔膜面積,這樣隔膜需要的電解液量就可以計算出來。

而極片的參數(shù),根據(jù)實(shí)際極片可以測量長、寬和涂層的厚度(除箔外)。

極片的孔隙率計算方法為:

孔除率=1-(涂層壓實(shí)密度除以涂層平均密度)

其中,涂層平均密度和涂層壓實(shí)密度分別為:

電解液用量計算公式

實(shí)際工作經(jīng)驗中,銅箔的延展率為0%,鋁箔延展約1%。

以上為每個鋰電池電解液用量的理論計算用量,一般會稍微偏少。

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