電池

鋰電池電解液用量的計算

第一電動大牛作者鋰想生活mikoWoo 2018-05-03 07:05

鋰離子電池是由正、負極極片，隔膜，電解液以及殼體極耳等輔助材料組成的。電池極片涂層可看成一種復合材料，主要由三部分組成：(1)活物質顆粒；(2)導電劑和黏結劑相互混合的組成相；(3)孔隙，需要填滿電解液。隔膜也是多孔結構的，一方面，隔絕電子，另一方面孔隙需要填充電解液允許鋰離子通過。因此，鋰離子電池的電解液量主要就是需要填充滿極片和隔膜里面的孔隙，孔隙體積就是電解液用量體積，即：

電解液體積=正極片孔隙體積+負極片孔隙體積+隔膜孔隙體積

而極片和隔膜的孔隙體積計算方法為：

極片的孔隙體積=（每片極片涂層的長×寬×厚）×片數×孔隙率

隔膜的孔隙體積=隔膜的面積×厚度×孔隙率

考慮到除了電芯之外，殼體內部的空間還有沒有被填充的剩余空間（這些空間也可以根據電池設計計算出來），這些地方也會殘存電解液，即：

實際電解液量=所有孔隙體積+殘存電解液體積

硬殼電池殘存體積較多，實際電解液用量比理論值大很多，軟包電池內部剩余空間一般，殘存電解液量適量，圓柱電池內部空間利用率高，殘存電解液量少。

隔膜的厚度和孔隙率材料廠家會提供，比如厚度25微米，孔隙率49%。根據電芯設計或者直接拆解電池測量可以隔膜的長度和寬度，計算出隔膜面積，這樣隔膜需要的電解液量就可以計算出來。

而極片的參數，根據實際極片可以測量長、寬和涂層的厚度（除箔外）。極片的孔隙率計算方法為：

其中，涂層平均密度和涂層壓實密度分別為：

而其中實際工作經驗中，銅箔的延展率為0%，鋁箔延展約1%。常見材料的真密度如表所示（參考文獻1）。