鋁殼鋰離子電池設計

一、 鋁殼鋰離子電池設計的內容

鋁殼鋰離子電池設計包括：1、五金設計 2、電芯設計

五金設計包括：1、鋁殼尺寸設計 2、蓋帽尺寸設計

電芯設計包括：1卷針尺寸設計 2、極片尺寸設計 3、隔膜尺寸設計

4、正負極負料設計 5、刮粉位、留粉位尺寸確定 6、極耳尺寸設計

7、注液量設計 8、其他輔助設計：膠紙尺寸等。

二、 五金件設計

1、 電池尺寸參數(shù)

厚度Hο、寬度Wο\\高度Lο

2、 鋁殼尺寸設計

1.1 鋁殼尺寸參數(shù)：外厚H外、外寬W外、外高L外、正壁厚、側壁厚、底厚、內厚H內、內寬W內、內高L內

1.2 鋁殼尺寸參數(shù)設計：

H外=H0-（0.2～0.4）mm；W外=W0-（0.2~0.3）mm；L外=L0-（1.0~1.5）mm；正壁厚=（0.2~0.4）mm；側壁厚=（0.3~0.4）mm；底厚=（0.5~0.6）mm。H

內=H外-2*正壁厚；W內=W外-2*側壁厚；L內=L外-底厚

1.3 蓋帽尺寸參數(shù)：長度、寬度、厚度、鉚釘位置、鉚釘尺寸、邊緣、連接片寬度、連接片長度、密封圈尺寸等。

1.4 蓋帽尺寸參數(shù)設計（主要由結構工程師根據(jù)鋁殼尺寸完成）

三、 電芯參數(shù)設計

1、 卷針設計

1.1 方卷針厚度=（1.5~2.0）mm；

1.2 方卷針寬度≈殼內寬-殼內厚-卷針厚度-C（經(jīng)驗系數(shù)，C＞0）；

1.3 殼內厚≈卷芯、厚度

1.4 圓卷針與方卷針換算：方卷針寬度=（圓卷針直徑*π-2*方卷針厚度）/2+C（經(jīng)驗系數(shù)）

2、 隔膜紙尺寸設計

2.1 隔膜紙寬度=殼內高-（2~2.5）mm=電池高度-（3.5~4）

2.2 隔膜紙長度=2*負極片長度+（16~25）mm（使用圓卷針時此值要大于使用方卷針）

2.3 隔膜紙厚度（根據(jù)實際情況要求決定）

3、 極片尺寸設計

3.1 負極片寬度=隔膜紙寬度-2mm

正極片寬度=負極片寬度-（1~2）mm

3.2 正極片長度=正極片折數(shù)*正極片平均折長（試卷，可建公式近似計算）

負極片長度=負極片折數(shù)*負極片平均折長（試卷，可建公式近似計算）

3.3正極片折數(shù)≈殼內厚/（0.33~0.35）

負極片折數(shù)=正極片折數(shù)-1

3.4正極片厚度=鋁箔厚度+附料厚度=鋁箔厚度+（面密度/壓實密度）

負極片厚度=銅箔厚度+附料厚度=銅箔厚度+（面密度/壓實密度）

4、 面密度設計

正極面密度=（正極附料量-（0.05~0.1）g/【正極片長度-1/2*（刮粉位之和）】≈（41~46）

mg/cm 2

負極面密度=正極面密度*正極克容量*正極活性物含量*（1.025~1.045）/(負極克容量*負極活性物含量) ≈﹙18~21﹚mg/cm 2

5、 附料量設計

正極附料量=標稱容量*（1.035~1.065）/正極克容量/正極活性物含量

6、 極耳尺寸設計

極耳寬度=（3~5）mm；

正極耳長度≈負極片寬度+電池厚度-C1（經(jīng)驗系數(shù)，可建公式近似計算）

負極耳長度≈負極片寬度+電池厚度-C2（經(jīng)驗系數(shù)，可建公式近似計算）

7、 刮粉位、留粉位尺寸確定

正極：A=正極耳寬度+（0~0.5）

B≈方卷針寬度-A-1/2*C

C=2*F（負極）+（6~10）mm

負極：E=負極耳寬度

F=E+2mm

8、 注液量設計

注液量=電池設計容量/（310~320）

四、 電芯設計需要注意的幾個問題

1、 電芯厚度

1.1 套殼時電芯厚度=（正極厚度+負極厚度+隔膜厚度）*空隙率系數(shù)+0.1mm

正極厚度=正極片輥壓厚度+烘烤反彈厚度）*（正極片折數(shù)-1）+鋁箔厚度

隔膜厚度=隔膜規(guī)格厚度*負極片折數(shù)*2

1.2 正面套殼空間

正面套殼空間=鋁殼內厚-套殼時電芯厚度≥0

1.3 側面套殼空間

側面套殼空間=殼內寬—卷針寬度—卷針厚度—套殼時電芯厚度=（0~1）mm

2、 電池厚度

2.1 設計電池厚度=（正極厚度+負極厚度+隔膜厚度）*空隙率系數(shù)+2*殼正壁厚

正極厚度=（正極片輥壓厚度+分容后反彈厚度）*（正極片折數(shù)-1）+鋁箔厚度

負極厚度=（負極片面密度/分容后壓實密度）*負極片折數(shù)+銅箔厚度

隔膜厚度=隔膜規(guī)格厚度*負極片折數(shù)*2

2.2 電池厚度空間

電池厚度空間=電池厚度規(guī)格上限-設計電池厚度=（0.2~0.5）mm

3、 電池空隙率

3.1 電池空隙率=（鋁殼內部空間-正極所占空間-負極所占空間-銅箔鋁箔所占空間-隔膜紙所占空間）/鋁殼內部空間

鋁殼內部空間=殼內高*殼內寬*殼內厚

正極所占空間=正極附料量/正極真實密度

負極所占空間=負極料量/負極實密度

銅箔所占空間=銅箔長度*銅箔寬度*銅箔厚度

鋁箔所占空間=鋁箔長度*鋁箔寬度*鋁箔厚度

隔膜紙所占空間=隔膜紙長度*隔膜紙寬度*隔膜紙厚度

3.2 注液系數(shù)

注液系數(shù)=注液量/電解液密度/（鋁殼內部空間*電池空隙率）≈（0.7~0.9）