鉅大LARGE | 點擊量：1960次 | 2018年05月13日
疊片式軟包動力鋰離子電池型號設(shè)計的關(guān)鍵因素是什么？
響應(yīng)政府的號召，提升鋰離子電池的能量密度成為各電池廠家、研究機構(gòu)的熱點問題。寧德時代、天津力神、國軒高科等團隊，已經(jīng)基本實現(xiàn)了300瓦時/公斤動力電池的研發(fā)，另外，仍舊有大量單位開展相關(guān)方面的開發(fā)和研究工作。
軟包裝鋰離子電池的構(gòu)成通常包括正極、負極、隔膜、電解液及其他必要的輔助材料，如極耳、膠帶和鋁塑等。根據(jù)討論的需要，本文作者將軟包鋰離子電池內(nèi)的物質(zhì)劃分為極片單元組合和非貢獻能量物質(zhì)兩大類，其中極片單元是指一片正極加一片負極，整個電池內(nèi)的所有正極和負極可看成是若干個極片單元組成的極片單元組合;非貢獻能量物質(zhì)是指除極片單元組合外其他所有的物質(zhì)，如隔膜、電解液、極耳、鋁塑、保護膠帶和終止膠帶等。對于常見的LiMO2(M=Co、Ni和Ni-Co-Mn等)/碳體系的鋰離子電池，極片單元組合決定了電池的容量和能量。
目前，為了實現(xiàn)電池的質(zhì)量比能量300Wh/kg的目標，主要的方法包括：
（1）選擇高容量材料體系，正極采用高鎳三元，負極采用硅碳；
?。?）設(shè)計高壓電解液，提高充電截止電壓；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
（3）優(yōu)化正負極漿料的配方，增加活性物質(zhì)在電極中占比；
?。?）采用更薄的銅箔、鋁箔，減少集流體的所占的比例；
?。?）提高正負極的涂布量，增加活性物質(zhì)在電極中占比；
（6）控制電解液的數(shù)量，減少電解液的數(shù)量提高鋰離子電池比能量；
?。?）優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)，降低極耳、封裝材料等在電池中所占的比例。
在圓柱、方形硬殼、軟包疊片三種電池形態(tài)中，軟包電池具有設(shè)計靈活、重量輕、內(nèi)阻小、不易爆炸、循環(huán)次數(shù)多等特點，電池的比能量性能也突出。
因此，疊片式軟包動力鋰離子電池是目前研究的熱點。在疊片式軟包動力鋰離子電池型號設(shè)計過程中，主要的變量可區(qū)分為以下6個方面，前3者可認為是由電化學體系水平、設(shè)計規(guī)則決定的，后3者通常是型號設(shè)計關(guān)注的變量因素。
（1）正負極材料和配方；
（2）正負極壓實密度；
?。?）負極容量(N)與正極容量(P)的比值(N/P)；
?。?）極片單元數(shù)量(等于正極片數(shù)量)；
（5）正極涂布量(在N/P確定的基礎(chǔ)上，先確定正極涂布量，隨之可確定負極涂布量)；
?。?）單片正極的單面面積(由正極片長度和寬度決定，當正極片長度和寬度確定后，負極片的尺寸也隨之確定，電芯尺寸即可確定)。
