鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：2204次 | 2022年08月02日
如何計算電池材料的理論容量值？
C=26.8nm/M,n是電子數(shù)，m是活性物質(zhì)質(zhì)量，M是活性物質(zhì)的分子量
電池的化成，有的采用常溫化成，有的采用高溫化成，這兩種化成的優(yōu)缺點(diǎn)：
主要區(qū)別應(yīng)該是SEI膜的厚度和致密程度吧，高溫化成形成的SEI較厚但不致密，消耗的鋰比較多，常溫或低溫形成的較薄切致密。
電池配方：
負(fù)極配方：CMS：CMC：SBR：Super-P＝94.5：2.25：2.25：1
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電解液：1M-LiPF6EC/DMC/EMC
負(fù)極設(shè)計比容量：300mAh/g
正極設(shè)計比容量：140mAh/g
充放電制度：1）恒流充電（1C，4.2V）
2）恒壓充電（4.2V，20mA）
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
3）靜置（10min）
4）恒流放電（1C，3.0V）
5）靜置（10min）
6）循環(huán)（350周）
聚合物在溶劑中的溶解要遵循三原則（極性相似原則，溶劑化原則，內(nèi)聚能密度相近原則），此三原則結(jié)合聚合物和溶劑的“溶度參數(shù)”值，是選擇聚合物良溶劑的依據(jù)。PVDF/NMP原本是很好的聚合物/溶劑搭配，但NMP是高極性溶劑，與水的親和力很好，所以極易吸潮，隨著NMP中水份含量的增加，形成的NMP/水混合溶劑的“溶度參數(shù)”、極性、溶劑化能力等都發(fā)生漂移，而PVDF的相應(yīng)值并無變化，PVDF/NMP粘合劑溶液體系隨含水量的增加，漸漸變得不穩(wěn)定，含水量達(dá)一定值時，PVDF可以從溶液中析出，在這一過程中溶液的性質(zhì)，包括粘度、粘結(jié)性能等都會產(chǎn)生變化。向PVDF/NMP溶液中滴加水，局部形成不良溶劑環(huán)境，必會有PVDF析出。
不同的配料工藝以和相應(yīng)的配方相結(jié)合，提供了一個普通配方：
LiCoO2:92%導(dǎo)電石墨：2.5%導(dǎo)電劑：2.5%PVDF:3.0%
正極活性材料80%，乙炔黑10%，PVDF10%。
企業(yè)配方：
鈷酸鋰94%導(dǎo)電劑1%導(dǎo)電劑2%PVDF3%
負(fù)極表面的SEI膜大致可以認(rèn)為是電解液的有機(jī)溶劑被還原分解所得到的不溶性產(chǎn)物附著在電極表面的結(jié)果，不同的負(fù)極材料會有一定的差別，但大致認(rèn)為是有：碳酸鋰，烷基酯鋰，氫氧化鋰等組成，當(dāng)然也有鹽的分解產(chǎn)物，另外還有一些聚合物等。一般認(rèn)為對于金屬鋰，負(fù)極在首次嵌鋰時形成SEI膜，形成電壓為1.5V開始（相對于金屬鋰），在0.8V附近大量形成，到0.2V左右基本完成。另外研究表明，首次嵌鋰時為SEI膜形成的主要步驟，后序5周內(nèi)都有SEI膜的形成過程，但量很少。此外SEI膜并非一成不變，在充放電過程中會有少許的變化，主要是部分有機(jī)物會發(fā)生可逆的變化。此外不同的電流密度，不同的電極表面所形成的SEI膜的組成少有差別。
正極表面的SEI膜少，以前關(guān)注很少，目前好像關(guān)注度在上升。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為是電解液的氧化產(chǎn)物沉積的結(jié)果，另一種觀點(diǎn)是由于負(fù)極表面的SEI膜部分溶解后在正極表面沉積的結(jié)果。相對來說，電解液在正極表面氧化沉積的證據(jù)不多，當(dāng)然也不排除是由于量少而目前的儀器精度無法達(dá)到的情況
為什么負(fù)極要用銅箔而正極要用鋁箔
1、采用兩者做集流體都是因?yàn)閮烧邔?dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會有利于粘結(jié))，也相對常見比較廉價，同時兩者表面都能形成一層氧化物保護(hù)膜。
2、銅表面氧化層屬于半導(dǎo)體，電子導(dǎo)通，氧化層太厚，阻抗較大；而鋁表面氧化層氧化鋁屬絕緣體，氧化層不能導(dǎo)電，但由于其很薄，通過隧道效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電子電導(dǎo)，若氧化層較厚，鋁箔導(dǎo)電性級差，甚至絕緣。一般集流體在使用前最好要經(jīng)過表面清洗，一方面洗去油污，同時可除去厚氧化層。
3、正極電位高，鋁薄氧化層非常致密，可防止集流體氧化。而銅箔氧化層較疏松些，為防止其氧化，電位比較低較好，同時Li難與Cu在低電位下形成嵌鋰合金，但是若銅表面大量氧化，在稍高電位下Li會與氧化銅發(fā)生嵌鋰發(fā)應(yīng)。AL箔不能用作負(fù)極,低電位下會發(fā)生LiAl合金化。
4、集流體要求成分純。AL的成分不純會導(dǎo)致表面膜不致密而發(fā)生點(diǎn)腐蝕，更甚由于表面膜的破壞導(dǎo)致生成LiAl合金。
極片重量為活性物質(zhì)重量加基片(鋁或者銅)重量,正極按理論設(shè)計極片重量減去基片(鋁密度2.7,銅8.9)后的重量,得到活性物質(zhì)重量,活性物質(zhì)重量乘以140mAh/g(鈷酸鋰的),得到設(shè)計的多少mAh容量,負(fù)極容量按正極的1.05-1.1倍計算,方法一樣,負(fù)極按300-330mAh/g計算
公式：
鋰離子電池理論容量＝（厚度－2*壁厚）＊（寬度－2*壁厚）*（長度－2*壁厚）/正負(fù)極加隔離膜厚度的估算值參數(shù)/100*正極設(shè)計的涂布密度參數(shù)*容量比
其中：
０．０２４４是正極設(shè)計的涂布密度，其實(shí)都差不多的
０．４５是正負(fù)極加隔離膜厚度的估算值參數(shù)
１４０容量比。
但是按上計算，063048的理論容量則只有555毫安時（厚按6.3計算），這個容量只能作廢品處理了。
（6.3－0.35*2）*（30－0.35*2）*（48－0.35*2）/0.45/100*0.0244*140＝555
一般來說，天然石墨包覆的負(fù)極，不可逆容量要大一點(diǎn)。mcmb要好一點(diǎn)，這是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。還有一個，SEI膜的成膜電位是1.2～0.8V（vsLi/Li+），嵌鋰電位是0.25～0v，這個電位中嵌入的鋰才是可逆的。如果能讓SEI膜在更高的電位下形成，它能阻止溶劑的進(jìn)一步還原，減少不可逆容量，也就是在首次充電曲線中不可逆容量的極化比較大，容易下降到嵌鋰平臺，這樣形成的可逆容量要高。SEI膜對電池的循環(huán)性能有至關(guān)重要的作用，沒有良好的SEI膜，每次循環(huán)都有較大不可逆容量損失，這樣的電池通常可以從電解液吸水，或電池內(nèi)部存在結(jié)晶水時可以看出來。
