第一部分 鋰電池漿料沉漿理論計算

 配料（也稱混料）是鋰電池制備過程中第一道工序，同時也是最重要工序之一。混料簡言之就是將各顆粒材料與膠液或溶劑混合，形成穩定的懸浮液。既然是顆粒懸浮，必然顆粒將受重力影響沉積（行業術語稱沉漿）。下面談談沉漿的理論公式

stokes方程

 ……（1）

  ......（2）

其中，

V：表示顆粒的體積

ρ1：表示膠液密度

ρ2：表示顆粒密度

η：表示粘度

a：表示顆粒半徑

V0：表示沉漿速度

攪拌工藝要求

……（3）

                                                     ……（4）

其中，

r：表示分散盤半徑

V：分散盤線速度

n：分散盤轉速

下面舉例討論固含量對沉漿速度的影響（固定加料順序因子的影響）

正極體系配方比例94：2.5：1：2.5

固含量S.C=W%，總量干粉為a克

m(PVDF膠)=2.5%a ，m（NMP溶劑）=a（1/W-1）

即PVDF膠的固含量S.C=2.5a/[2.5a+a（1/W-1）]=2.5/(1/W+1.5)

結論①η一致，漿料固含量↑，S.C_(PVDF)會↑，V₀將 ↓，ρ_(PVDF) ↑

②固含量一致，η將 ↑，V₀將 ↓

負極體系配方比例94.7：2：1.3：2

固含量S.C=W’%，總量干粉為b克

即CMC膠的固含量S.C==1.3/(1/W’+0.3)

結論負極沉漿后加入CMC是提高膠液密度，使負極顆粒懸浮。

第二部分 鋰電池極片設計理論

 在確定生產何種電池時，首先需要對電池進行理論計算，如配方、理論容量、極片長寬、敷料面密度及壓實、電解液注液量等等。下面先簡單扼要推論電芯的設計。

  下面的公式暫不討論延伸率、反彈率、極耳體積、膠紙體積、極耳間隙位體積、留白體積、面墊體積等。下面以圓柱型電池為例

首先定義正極片（正極為控制電極，即負包正設計）

殼內徑=R

設計容量=C

正極活性物比例=a正

正極克容量=C’正

正極寬度=W正

正極壓實密度=P正

正極面密度=A正

正集流體厚度=H正

計算出

殼體橫截面積=ПR²                              ……（1）

正極片長度=C/C’/A_正/W_正/C’_正/2      ……（2）

正極片厚度=A_正/P_正+H_正                   ……（3）

負極過量比N/P=1.1

負極活性物比例=a負

負極克容量=C’負

負極寬度=W負

負極壓實密度=P負

負極面密度=A負

負集流體厚度=H負

負包正長=H’

負極片長度=正極片長度+H’      ……（4）

負極片厚度=A_負/P_負+H_負        ……（5）

隔膜厚度=H隔膜

入殼率=

 [正極片長度*正極片厚度+負極片長度*負極片厚度+2H隔膜*（負極片長度+2ПR）]/ П R²     ……（6）

注：入殼率≈98%

第三 部分 鋰電池極耳設計理論公式

   一般的鋰電池正負極端是通過內部鎳極耳（銅鍍鎳）或鋁極耳分別與負極、正極蓋帽連接。當然，極耳的設計對過流能力有著重要影響，下面介紹一下極耳設計理論

一、極耳材質理論參數

（1）鎳極耳的安全載流值為11-13A/mm2，鎳的電導率在140000 S/cm，熔點在 1200℃～1400℃。

鎳極耳的過流能力表

（2）銅極耳的安全載流值5-8A/mm2，銅的電導率在584000 S/cm，熔點在 ≈1000℃。

（3）鋁極耳的安全載流值3-5A/mm2，鎳的電導率在369000 S/cm熔點在 ≈660℃。

二、極耳的幾何位對阻抗影響理論設計

集流體（箔材）過流離極耳越遠，過電流過弱；

平均電流值為集流體一半，簡單說有效阻抗Reff為集流體阻抗值Ro一半

Reff=Rc/2 或Ra/2

其中

①  Rc為正集流體阻抗值

②  Ra為負集流體阻抗值

（1）極耳位于極片中間位

E=（I/2）^2*（Ro/4）+（I/2）^2*（Ro/4）= I^2*（1/8）Ro=I^2*Reff

（2）極耳位于極片1/3位

E=（I/3）^2*（Ro/6）+（2I/3）^2*（2Ro/6）= I^2*（1/6）Ro

（3）單極耳位于任意位

E=I^2*[x^2*x/2+（1-x）^2*（1-x）/2]Ro

（4）雙極耳位于任意位

E=（I/3）^2*（Ro/6）+（I/3）^2*（Ro/6）+（I/3）^2*（Ro/6）

特別聲明：本站所轉載其他網站內容，出于傳遞更多信息而非盈利之目的，同時并不代表贊成其觀點或證實其描述，內容僅供參考。版權歸原作者所有，若有侵權，請聯系我們刪除。