1.1 安全
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，必須盡可能的消除任何危害終端客戶人身和財(cái)產(chǎn)安全的隱患。
1.2 客戶需求
滿足客戶為第一準(zhǔn)則，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人必須經(jīng)常與客戶流通，了解其對(duì)產(chǎn)品的使用體驗(yàn)。
1.3 成本
在不影響客戶使用效果的前提下，降低成本是對(duì)公司和客戶負(fù)責(zé)的體現(xiàn)。
1.4 法規(guī)
產(chǎn)品必須遵守本國(guó)和產(chǎn)品消費(fèi)國(guó)之相關(guān)法律法規(guī)。
2.1 正極配方
2.2 負(fù)極配方
2.3 面密度/克容量/壓實(shí)密度設(shè)計(jì)
2.4 負(fù)極余量設(shè)計(jì)
負(fù)極容量余量：因?yàn)樨?fù)極從開始形成SEI膜到循環(huán)的修復(fù)SEI等反應(yīng)，需要不斷消耗鋰離子，所以負(fù)極需要設(shè)定一定的損耗余量。
電池設(shè)計(jì)容量余量：因?yàn)椴僮?、設(shè)備等原因，同一批次的電池容量會(huì)呈正態(tài)分布，為保證整個(gè)容量分布基本處于標(biāo)稱容量以上，需要設(shè)定設(shè)計(jì)余量。
2.6 電解液類型選擇
根據(jù)客戶不同的使用環(huán)境和習(xí)慣，電池有各種不同的分類，這些電池分類中使用的電解液主要特性也各不相同：
(1)高溫型：85度12h儲(chǔ)存測(cè)試滿足行業(yè)要求，用于有高溫要求的GPS產(chǎn)品;
(2)普通型：70度12h儲(chǔ)存測(cè)試滿足行業(yè)要求，放電平臺(tái)比較高，用于MID產(chǎn)品;
(3)低成本型：滿足0.5C循環(huán)300周容量保持80%的要求，用于移動(dòng)電源等低成本產(chǎn)品;
(4)高電壓電解液：滿足4.35V-4.40V使用，放電平臺(tái)比要求較高，高電壓電池產(chǎn)品;
(5)低溫型：-40度0.2C放電容量比大于50%，用于低溫環(huán)境使用產(chǎn)品;
(6)高倍率型：滿足20C以上倍率放電要求，用于無(wú)人機(jī)、啟動(dòng)電源等產(chǎn)品。
2.7 負(fù)極余量設(shè)計(jì)
(1)鋰鹽：當(dāng)前鋰離子電池行業(yè)中主要采用LiPF6 作為鋰鹽，其濃度一般為0.8～1.2mol/L;
(2)溶劑:一般為二元或三元組分，成分為EC/DEC/PC/EMC/DMC等，含量為90%～95%;
(3)添加劑：分為成膜添加劑、防過(guò)充添加劑、低溫添加劑、增強(qiáng)導(dǎo)電性添加劑，含量為5%～10%;
(4)參數(shù)要求：
密度:1.1～1.2g/cm3
電導(dǎo)率:6.0～9.0mS/cm(普通型)，10.0～14.0mS/cm(倍率型)
水份含量:≤20ppm
HF含量: ≤20ppm
隔膜材質(zhì):單層或者多層的PE、PP
厚度規(guī)格:12um～30um
鋁塑膜主要厚度：88um/113um/122um/153um幾種厚度規(guī)格。
鋁塑膜主要結(jié)構(gòu)為三層Nylon/Al/CPP,以及2層粘接劑;其中Nylon:20um左右，Al層40um左右，剩下的厚度為CPP厚度。
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分
3.1 型號(hào)確定
電池型號(hào)主要受限于使用設(shè)備內(nèi)放置電池部位的空間，還需要考慮電池使用過(guò)程中的膨脹問(wèn)題。
本部分以P455268/2500Ah為例說(shuō)明電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
型號(hào):P455268
標(biāo)稱容量:2500mAh
尺寸: 厚max4.5mm，寬max52.0mm，長(zhǎng)max68.0mm
3.2 鋁塑膜包裝殼
沖坑長(zhǎng)(外坑)= 電池長(zhǎng)度 - 頂封邊寬度 - 偏差系數(shù)C
偏差系數(shù)C: 長(zhǎng)度方向由于各種誤差所產(chǎn)生的系數(shù),需要減掉才能保證電池不超長(zhǎng);
單坑電池：C=1.0mm;
雙坑電池：C=1.5mm;
沖坑寬(內(nèi)坑) = 電池寬度 - 折邊寬度C
折邊寬度C：電池折邊需要占用的寬度空間
電池厚度T≤2.8mm時(shí)，C = 2.5mm
2.8mm<電池厚度T≤3.5mm時(shí)，C=2.0mm
電池厚度T>3.5mm時(shí)， C=1.5mm
此類電池為單折邊，若制程能力足夠，Cmin=1.0mm
沖殼深(單坑)= 卷芯厚度 - 0.2mm
沖殼深(雙坑)= 卷芯厚度mm (兩坑相加之和)
在殼子深度大于5.0mm時(shí)建議使用雙坑,兩坑(正坑和反坑)的深度差1.0mm左右
鋁塑膜厚度的選擇：
88um鋁塑膜：
沖殼深度≤3.0mm，適用于厚度≤3.5mm 的電池
113um鋁塑膜：
沖殼深度≤4.0mm，適用于厚度≤5.0mm 單坑電池或厚度≤8.0mm的雙坑電池
152um鋁塑膜：
沖殼深度≤6.5mm，適用于厚度>8.0mm 的雙坑電池
3.3 隔膜寬度
隔膜寬度=鋁塑膜沖殼長(zhǎng)(外坑)-(0.0～0.5mm)
3.4 極片尺寸設(shè)計(jì)
負(fù)極片寬度=隔膜-D1
正極片寬度=負(fù)極片寬度-D2
D1:負(fù)極片寬度與隔膜寬度之間的偏差余量，防止負(fù)極片錯(cuò)位超出隔膜范圍
一般取2.0～3.0mm
D1=2.0mm, 極片長(zhǎng)度≤500mm & 極片寬度≤50.0mm
D1=2.5mm, 500mm<極片長(zhǎng)度≤1500mm
D1=3.0mm, 極片長(zhǎng)度>1500mm
D2: 負(fù)極片與正極片之間的錯(cuò)位偏差，一般取0.0～2.0mm
D2=0.0mm, 電池容量≤200mAh
D2=1.0mm，極片長(zhǎng)度≤500mm & 極片寬度≤50.0mm
D2=1.5mm, 500mm<極片長(zhǎng)度≤1000mm
D2=2.0mm, 極片長(zhǎng)度>1000mm
正極片長(zhǎng)度 = 卷針理論寬度×正極片層數(shù)+P1+P2
負(fù)極片長(zhǎng)度 = 正極片敷料長(zhǎng)度×0.5+負(fù)極長(zhǎng)度余量
卷針理論寬度 = 卷針實(shí)際寬度+卷針厚度+參數(shù)調(diào)整值(0.2～0.5mm)
P1：正極片在偶數(shù)折的圓弧長(zhǎng)度之和
P2：正極片在奇數(shù)折的圓弧長(zhǎng)度之和--具體計(jì)算參考工藝要求
負(fù)極長(zhǎng)度余量：一般取3.0～5.0mm
3.5 正/負(fù)極片面密度計(jì)算
ρ負(fù)=ρ正×2S正×R正×C正×E/(2S正×R負(fù)×C負(fù))=ρ正×R正×C正×E/(R負(fù)×C負(fù))
ρ正：正極片單面面密度
ρ負(fù)：負(fù)極片單面面密度
正極片單面面積R正R負(fù)C正C負(fù)T0-2×t)/E/T層=(T0：電池設(shè)計(jì)平均厚度
T層：?jiǎn)螌雍穸?/span>
M：正極片厚度
N：負(fù)極片厚度
L：隔膜厚度
E：電池膨脹系
3.7 隔膜長(zhǎng)度
隔膜長(zhǎng)度=負(fù)極片長(zhǎng)度×2+卷針寬度×2+40mm余量
3.8 電池厚度估算
電池厚度=TA×EA×LA+TC×EC×LC+TM×LM+TAl×2
TA：正極片輥壓厚度
EA：正極片膨脹率
LA：正極片層數(shù)
TC：負(fù)極片輥壓厚度
EC：負(fù)極片膨脹率
LC:負(fù)極片層數(shù)
TM：隔膜厚度
LM：隔膜層數(shù)
TAl：鋁塑膜厚度
四.結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)規(guī)范僅供參考，其中的一些系數(shù)需要結(jié)合實(shí)際情況加以修正。
對(duì)于鋰離子電池技術(shù)來(lái)說(shuō)，以上介紹只是一個(gè)很小的方面，為了能做出好的電池，我們需要統(tǒng)籌考慮電池設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)因素，并把這些因素引入過(guò)程的每個(gè)細(xì)節(jié)之中。
免責(zé)聲明
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