r角是什么意思 r角尺寸对照表
电芯设计过程是一个复杂的系统化工程,设计工程师们通过自外而内的逆向设计思维,以客户的尺寸需求和性能需求为导向,以电化学体系工艺窗口为基础,以成本控制为重要目标进行设计开发。要充分理解电芯设计的逻辑,需要对电芯设计的各个要素进行解析。以下是电芯设计中的一些常见要素及解析:
尺寸设计
尺寸设计是电芯设计的基础,包括厚度、宽度和长度等方面的设计。厚度设计需要明确电芯出货态SOC,再对电芯进行厚度分解。宽度和长度设计则需要考虑电芯的折边方式、铝塑包装壳成型过程等因素。
面密度设计
面密度是设计高倍率电芯或高能量电芯的关键参数。面密度越小,越有利于倍率性能,但需要考虑到浆料中的大粒径颗粒通过涂布机模头的问题。不同材料体系的面密度设计也有所不同。
压实设计
压实设计是影响电芯性能的重要因素。压实过高可能导致极片孔隙率下降,不利于Li+的快速脱嵌,而压实过低则可能影响电子导电性。需要根据材料特性和电芯需求进行合理的设计。
反弹设计
反弹设计对电芯装配过程和成品厚度至关重要。极片物理反弹与材料物性、辊压方式等因素有关,需要进行详细的设计和测试。
NP比设计
NP比是负极过量比例,是电芯设计中需要重点考虑的因素。根据不同材料体系的首次放电克容量,需要计算出合理的NP比,以防止析锂并保证电芯的性能和安全。
极耳过流设计
极耳过流设计是根据电流、电阻率等参数,通过焦耳定律来确定极耳横截面积,以保证电芯在充放电过程中的安全性和效率。
熔胶设计
熔胶设计是软包铝塑膜封装的关键步骤,包括双层铝塑膜熔胶设计和极耳位置熔胶设计。熔胶比例和熔胶位置的合理性将直接影响电芯的密封性能和安全性。
注液量和保液量设计
注液量和保液量设计是根据电芯极组孔隙确定的,目的是在浸润充分的前提下尽可能降低电解液用量,以提高电芯的能量密度和降低成本。
以上是电芯设计过程中的一些常见要素及解析,实际设计中还需要考虑更多的因素和细节。通过深入理解和掌握这些设计要素,可以更好地进行电芯设计,提高电芯的性能和安全性。
- 隔膜的孔隙及其体积、孔隙率与材料的性能息息相关,此处不再赘述其详细内容。
- Overhang孔隙与S-A overhang、A-C overhang以及正负极片的厚度、隔膜的厚度有着密切的联系,这些细节也不再赘述。
保液量的范围在1.0~5.0g/Ah之间,这一范围与材料的特性和工艺设计有着重要的关系,即使是相同材料体系的情况下,也不能一概而论。
根据理论保液量确定注液量
注液量的确定通常依据以下经验公式:
注液量 = 理论保液量 × 1.06
在根据经验公式进行首次验证后,需要进行注液量梯度实验,以验证电芯界面在化成后的正常性、二封抽气失液量是否达标以及电芯循环是否满足要求等。这一过程会持续进行,直到找到性价比最高的注液量。
关于容量设计(Capacity)
在进行容量设计之前,首先要明确容量测试的标准。其中,电压范围、测试温度和放电倍率都会对电芯的容量测试结果产生影响。在确认了这些因素的影响后,可以根据以下公式来计算电芯的容量:
电芯容量 = 正极克容量 × 涂覆面密度 × 正极有效涂覆面积 × 正极配方Loading
这个公式揭示了影响电芯容量的因素,对于分析电芯容量异常情况具有重要的指导意义。
假设我们需要设计一款容量为1510mAh的电芯,已知以下信息:
理论容量的计算
= 182 × 7.3 × (55 × 2178.5) × 98% / 100000 = 1560.1mAh
通过参考历史数据,我们可以推算出COV能力(COV变异系数 = σ标准差 / μ均值)。假设容量COV可以满足≤1%的要求,并且通常认为3σ能力代表了合格的质量水平(不良率≤0.03%)。
3σ = 3 × 1560.1 × 1% = 46.8mAh
经过计算,容量分布范围为1560.1±3σ,即1513.3~1606.9mAh,这个范围大于我们需要的1510mAh,因此满足容量设计的要求。
模拟容量分布的方法
根据公差控制标准,我们可以生成正极克容量、正极面密度、正极片宽度、正极片长度(双面)以及正极配方Loading的随机正态数列。
生成随机正态数列的公式为(此处不展示具体公式,但实际操作中会用到):