卷绕式锂离子电池设计规范

卷绕式锂离子电池设计规范

一、观察给定型号和客户需求

1、型号制定了电池的尺寸

2、客户要求的容量和电池的放电类别（动力型、高温型、普通型），通常而言电 池所能达到的容量一般为普通型＞高温型＞动力型（以便确定所需要的材料） 3、材料的选用：

3.1容量≥1000mAh的型号，如果客户无容量或高温要求的用正极CN55系列 3.2有高温要求的型号，正极材料必须使用Co系列，电解液必须用高温电解液

二、卷芯设计

1、容量设计

根据客户要求的最小容量来确定设计容量。

设计容量（mAh）= 要求的最小容量×设计系数=（长×2-刮粉）×宽÷10000×面密度×理论克容量 注：设计系数:

标称容量≤200mAh设计系数一般取1.10~1.20；

标称容量200＜C≤350mAh设计系数一般取1.08±0.02； 标称容量C＞350mAh设计系数一般取1.07±0.02。 2、卷针的设计 2.1 卷针的宽度

Wj=电芯的宽度-卷针厚度-电芯的厚度-1.7（根据实际情况而定） 2.2 卷针厚度

Tj由卷针的宽度决定,具体见卷针统计表。

3、包装膜尺寸设计

3.1包装膜膜腔长度的确定：

膜腔长度=成品高-顶封宽度（5mm） 3.2包装膜膜腔长度的确定：

膜腔宽度=成品宽-1.2mm 3.3 槽深的设计：

槽深H与电芯厚度的关系如下：H = T-α 其中：

T — 电芯的厚度；

α—当型号为双坑电池时，α取0.2 当型号为单坑电池时，α取-0.2 3.4 包装袋长、宽尺寸的确定：

3.4.1 包装袋宽度:

a. 厚度≤5mm的电池铝塑膜宽度为电池本体宽度+（45～50mm），取代5mm 的整数倍为规格；

b. 厚度﹥5mm的电池铝塑膜宽度为电池本体宽度+（55～60mm），取代5mm 的整数倍为规格； 3.4.2包装袋长度:

铝塑膜长度=成品电池长度 ×2+10mm

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5、极片的设计：

5.1隔膜宽度=卷芯高度=电芯高度-5mm，（客户容量要求高的小型号电池或极片较 宽的各别型号除外）；

5.2负极片宽度=电芯高度-7mm（客户容量要求高的小型号电池或极片较 宽的各别型号除外）；

5.3正极片宽度=电芯高度-（8~9 mm），（客户容量要求高的小型号电池或极片较 宽的各别型号除外）；

5.4正极片长度设计原则：容量达到客户要求，控制面密度和卷绕圈数 5.5负极片长度=正极片长度-半圈长度

5.6隔膜长度=负极长度×2+（20~30mm）

6、面密度比：

6.1 1000mAh以下，面密度比为2.25～2.3，优选2.25； 6.2 1000-2000mAh，面密度比为2.2～2.25，优选2.2； 6.3 2000-4000mAh，面密度比为2.15～2.2，优选2.15； 6.4 4000mAh以上，面密度比为2.1～2.15，优选2.1； 6.5 CN55系列，面密度比为1.75～1.9，优选1.85；

6.6 Mn系列，面密度比为2.5～2.9，NM28为2.5，NM19为2.7，Mn为2.9； 6.7 Fe系列，面密度比为2.35；

7、 极片厚度的确定：

为保证极片中活性物质的性能发挥，涂布后的极片要进行适当压片，一般根据

材料的压实密度来确定不同面密度的极片的压片厚度。

表1. 不同材料的压实密度 斯诺材料 LiCoO2 CN55 LIFePO4 Mn NM19 NM28 MAG-5 压实密3.9 3.6 2.15 2.9 2.9 3.0 1.55 度/g/m3

8、电解液量的确定

8.1 钴酸锂 容量 负极材料 双坑≥1.5A 单坑≥3A 340 双坑≥1A 单坑≥2A 330 单坑≥0.8A 单坑＜2A 320 ≥0.5A ＜0.8A 310 ≥0.3A ＜0.5A 295 ≥0.1A ＜0.3A 280 ＜0.1A 260+0.1

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8.2钴酸锂+镍钴锰酸锂5：5 容量 单坑 双坑 500-1000 290 295 1001-1500 300 305 1501-2000 310 315 2000以上 320 325

8.3 锰酸锂系列（Mn，Mn28,Mn19）：无论容量大小暂时均按230计算

8.4磷酸铁锂：无论容量大小暂时均按135计算 9、极耳使用

9.1 2mm：容量≤500mAh，宽度≤25mm，特殊型号除外，如PL952248等型号； 9.2 3mm：容量300～1500mAh，宽度25～40mm； 9.3 4mm：容量1200～4500mAh，宽度≥30mm； 9.4 5mm：容量4500～5500mAh；

9.5 8mm：容量≥5500mAh.以及某些需要快速充放电的电池也必须用8mm，

用在电动自行车上的型号PL0670150等型号。

10、 电芯试卷：

采用已初步确定的参数（卷针、极片长度、极片厚度等）制作极片进行试卷，根据试卷电芯的尺寸确定最终的方案；卷绕电池的负极双面面密度原则上要求≤200g/m2。

11、电芯中心距规定

客户无要求时，根据“2”中选定的卷针宽度-极耳宽度-2来预定，并通过试卷进行确认，最终结果按实际尺寸确定。如按卷针选定中心距≥44mm需用错位卷针。

12、切边和折边宽度

切边宽度一般控制在3.2—4.5mm，切边和折边原则为:

1) 双折边根据生产实际情况确定，折边后不高于电芯表面；单折边最小热封宽度≥2.5mm，折边后不高于电芯表面（个别型号除外） 2) 如客户无特殊要求均采用双折边。

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