电池设计计算书.doc

锂电设计计算书
一、 设计
1、 设计前提: 明确用户对产品各方面性能要求（容量、 尺寸、 倍率性能、 动力性能等）。
2、 倍率设计: 依据用户不一样要求, 选择匹配极片型号。倍率性能依次为 ⅢA(25C)>ⅢB-Ⅱ(15C)>Ⅰ(10C)>标准。
3、 制作方法设计: 一般型电池尽可能使用卷绕制作, 高倍率电池通常使用叠片制作。
4、 容量设计: 关键是正极容量设计。依据所选片型面密度、 克容量等参数, 设计叠片电池时首先计算单片正极片容量, 确定设计产品所需极片数量; 设计卷绕电池是计算产品所需正极物料面积。
5、 安全性设计: 为使生产过程中极片错位不影响电池安全使用, 通常卷绕电池负极片较正极片宽1mm。
二、 计算
一）叠片电池（以453048SP-450mAh 为例）
1. 极片类型: 依据倍率要求选择ⅢA片。
2. 小片尺寸:
小片宽=成品电芯宽-铝塑膜及折边厚度-许可叠片错位
=30mm-2mm-1mm=27mm;
小片长=成品电芯长-顶封宽度-极片到隔膜边缘宽度-弯极耳位
=48mm-5mm-3mm-1mm=39mm。
3. 正极涂布宽度=刀模宽度(不含极耳)=80mm;
负极涂布宽度=刀模宽度(不含极耳)+1mm=81mm;
涂布区域到箔材边缘距离>极耳位长=10mm;
考虑到涂布宽度较小, 能够平行涂2行。选择220mm宽箔材。
4. 裁切大片长比刀模宽3~5mm。以正极为例, 裁切201mm。
正极大片重量=铝箔重+正极浆料重=8.26g;
误差≈正极浆料重*涂布面密度误差=0.17g
5. 小片重量:
小片下限重量=工艺许可箔材最小尺寸*箔材面密度+工艺许可极片最小涂布面积*料面密度*（100%-涂布面密度偏差）=246mg;
小片上限重量=工艺许可箔材最大尺寸*箔材面密度+工艺许可极片最大涂布面积*料面密度*（100%+涂布面密度偏差）=253mg;
装配车间
1. 正极单片极片容量=正极极片长*极片宽*正极料面密度*极片克容量
=39mm*27mm*18.23mg/cm2*128mAh/g=24.57mAh/片;
正极叠片数=产品要求容量/正极单片极片容量
=450mAh/（24.57mAh/片）=18.31片≈19片;
负极比正极多一层;
设计容量=正极片单片容量*叠片数量=24.57*19=466mAh。
2. 隔膜规格: 倍率型电池一律使用0.020mm隔膜。
隔膜宽=极片长+3mm=42mm;
隔膜长=（负极片数*2+4）*负极片宽+叠片后电芯厚度*2
3. 极耳规格: 因刀模极耳位宽7mm, 所以选择6mm宽极耳。
4. 叠片后电芯尺寸:
电芯长=隔膜宽+0.5mm=42.5mm;
电芯宽=负极片宽度+1mm=28mm;
电芯厚=正极片数量*正极片辊压厚度+负极片数量*(负极片辊压厚度+10um)+ （负极片数*2+4）*隔膜厚=3.98mm;
5. 点焊方法: 453048电池采取正点。正点适适用于薄电芯; 反点适适用于厚电池。
极耳间距=极片宽-极耳位到极片边缘距离*2-极耳宽
=27mm-3mm*2-6mm=15mm。
6. 铝塑膜尺寸: 冲坑总深度=电芯厚-2mm=3.7mm（最深冲坑4.5mm）; 顶封预留4.5mm, 侧封预留10-13mm, 气囊部分与冲坑部分宽度差不多即可。
保护膜宽=电芯宽±2mm(尽可能使用生产现有型号);
保护膜长=电芯长*2+电芯厚=89mm。
7. 侧封边外移: 厚度≤4.5mm电池外移0.5~1.0mm。
8. 电解液型号:倍率型电池注EL1。(一般型电池注EZL2, 倍率型小电池注EZL3, 其它注EZL1)。
注液量=电芯设计容量*注液系数=466*0.0046=2.14g;
9. 内阻通常是参考已经有相同类型工序卡。
化成车间
1. 封边外移同装配车间。
2. 成品电芯尺寸:
成品电芯宽度=装配电芯宽度+2.0mm（单折边为1.5mm）=30mm;
成品电芯长度=装配电芯长度+顶封宽度+1mm(弯极耳)=42.5mm+4.5mm+1mm;
成品电芯厚度=装配电芯厚度*1.2=4.68mm;
3. 折边与裁边宽度: 双折边裁边宽度4.0~4.5mm（单折边裁边宽度为3.0~4.0mm）
4. 化成制度:
工步号
工作状态
时间（min）
电流(mA)
上限电压(mV)
1
静置
1

2
恒流充电
60
23(0.05C)
3500
3
恒流充电
480
45(0.1C)
4100
5. 常见分容制度:
工步号
工作状态
时间/min
电流/mA
上限电压/mv
下限电压/mv
终止电流/mA
1
恒流恒压充电
120
225(0.5C)
4200

14
2
静置
5

3
恒流放电
135
225(0.5C)

2750

4
静置
10

5
恒流恒压充电
150
225(0.5C)
4200

14
6
静置
5

7
恒流放电
135
225(0.5C)

2750

8
静置
10

9
恒流恒压充电
100
450(1C)
3955

14
国家标准要求标称容量是0.2C放电容量。实际生产中兼顾生产效率和实际放电容量, 充放电电流设定为0.5C。恒流恒压充电截止电流为0.03C, 若0.03C<5mA, 则以5mA计算（分容设备检测下限）。小容量高倍率电池第7步为10C放电, 第9步充电至4.1V。
6. 化成后检测电压大于3.8V, 目是确保全部抽真空电池都化成比较完全。
7. 老化前/后电压下限 一般型3.942/3.935V 倍率型3.945/3.940V
老化前/后电压上限 3.960/3.960V
8. 容量分选: 依据设计容量计算分容第7步0.5C放电时间, 通常以116min为分界, 设计容量比较高时将放电时间下限设为118min或120min。既要确保合格电池放电质量, 又要确保分容合格率。
二）卷绕电池（以532030P-200mAh为例）
制模车间
1. 依据产品要求尺寸计算卷绕后电芯尺寸:
卷绕后电芯长度=成品电芯长度-顶封宽度（5mm）
=30mm-5mm=25mm;
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