ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三 电池功能特点


一 比容量高
酸 镉 镍 锂 35 41 50-80 120-160 140-180 Wh/kg
二 电压高 三 体积小 重量轻（24V相当于市面上铅酸电池的1/7重量，36V电池
重量仅3KG, 相当于市面上铅酸电池的1/6重量. ）

四 长循环 五 自放电小 六 无记忆效应 七 无污染 环保 八

除了利润 ，一切都 是假的！！
常见锂电池的使用参数：
常见电池设计时不同的要求

现对常识、参数、材料以及设计思路都有
了一定的了解，下一步进行实际的尺寸工艺 设计
三 尺寸设计
下面以实际的电池型号来进行讲解：
尺寸： 电池型号：523450A 1000mAh钴酸锂材料 电池厚度5.2mm，电池宽度34mm， 电池高度50mm

一 电池爆炸的原理是什么？

电池在受到热冲击、过充、过放、短路、振动、挤压等 滥用状态下，电池内部的活性物质及电解液等组分间将发 生化学、电化学反应，产生大量的热量与气体，引起电池 的升温，如果锂离子电池内部的热生成速率大于热散失速 率,则体系内的反应温度就会不断上升，当热量和内压累 积到一定程度的时候，就会引起电池的燃烧或爆炸。 简单的说：就是电池内部出现高温 高内压，超过电池壳 体的储压极限，壳体爆裂，内容物喷出，起火燃烧。 引起爆炸燃烧的主要原因：短路

7循环性能 长循环 8 BMS（电源管理系统）的合理选用 作为锂电池，我们在使用时，必须选用合理的BMS来对 电池进行一系列的保持，如：过充 过放，过流 短路 均衡 过温。好的BMS能使电池的使用寿命得以正常发挥。 9 成本 除了以上的考虑因素之外，成本也是在设计时重点为考 虑的，因为这关系到设计出来的产品，客户所能接受的价 格是否有利可赚！！！！用最低的成本，做出满足客户要 求的产品。
17、根据不同的情况，进行相应的调整，
电池尺寸的设计，一般在电脑上编辑公式，
只需要输入相应的参数2-5分钟就可以得出
一份工艺。
四 安全性能设计

电池的设计，一方面要满足电性能的要求，另一方面必须 满足安全性的要求，一个产品的安全性成为重中之重，那 么电池的不安全因素主要的表现是什么 ？那就是电池的： 爆炸 起火！我们常常听说哪儿的电池爆炸，伤人，电池 召回，电视新闻报到的也很多。就电池的安全设计从以下 几个方面来考虑： 一 电池爆炸的原理是什么？ 二 引起电池爆炸的因素有哪些？ 三 如何来保证电池的安全？
1
工艺设计思路

电池的设计，最重要的是能符合客户的要求，针 对不同的用途，功能，设计出相应的电池。目前常见的电子 产品有：蓝牙耳机 MP3-MP4 普通手机 3G手机 笔记本 航 模 玩具 电动工具 电动自行车 。对于不同的产品，在其电池 的设计上我们可以从几个方面来考虑：
1 安全 无论是用于那方面的电池，首当其充是的安全，确
锂电池的设计与研发
主要内容

第一部分：基础篇
一 电池基本结构、原理
二 电池种类
三 电池功能特点


四 电池的用途
五 电池的常用术语
第二部分：设计篇 一 电池设计相关参数
二 设计思路
三 尺寸设计
四 安全性能设计
第三部分：研发篇
一 目前研发的主要方向 二 电池研发成果的必要条件 三 研发实验的设计 四 实验报告的书写
保电池在使用和储存过程中的安全，不高热不起火不爆炸。 高热烫伤，起火烧伤，爆炸更危险！！ 。
2 容量（功率）

即能够支持电器设备一次持续工作的时间要求，比如：手机 要求一次充电，能使用三天，航模 玩具飞机一次能飞3分钟
等。

3 平台要求 电池一次放电 某一电压值以上持续放电的时间，比如：手机 电池放电 到3.6V后，自动关机 ，就要求我们的电池3.6V电 压平台的时间越长越好，在选用正极材料时，会根据材料的 特性来满足这一要求。 电池在不同的使用环境中，性能的发挥有很大的影响，比高 温70℃与低温-20℃放出的容量有很大的差距。所以在设计 时根据使用环境来选择所需的材料（正极料 电解液等）

b 隔膜 ：隔膜热闭孔性对电池的安全有很大的影 响，当温度超过120-135度，如隔膜没有闭孔， 电池继续升温，内压升高到极限，电池就会爆炸。 如温度过高，隔膜会熔化，从而引起电池大面积 的短路，这就要求隔膜要有很高的熔点。 c 电解液：电解液在电池内即起到导电作用，同 时又要能起到保护作用，当充电电压到一定值时， 形成络合物，在电池内部形成大面积的断路，使 正负极通过电流减小，电池温度降低。


第 一步、列出相关的固定的参数：
正极克容量：142mAh/g 负极克容量 ：330mAh/g 正极压实密度：3.8g/cm3 负极压实密度：1.55g/cm3 正极钴酸锂比例：94% 隔膜厚度：0.016 负极石墨粉比例94% 极耳宽：4mm
对于一种体系，有的参数是固定的，在设计 时只要套进去就行了！！！
第一部分 基础篇

一 锂电池基本结构、原理
电池的结构组成 （六大组成） 正极 负极 隔膜 铝镍带 电解液 壳体
电池原理：
二
锂电池种类： 根据材料分：钴系 锰系 铁系电池 根据壳体分：钢壳 铝壳 软包电池 根据功能分：常规 倍率 动力电池 根据使用环境分：低温 高温电池 根据形状分：方形 圆柱 其他：折叠 弯曲 异型
四 电池的用途

移动电话、MP3 MP4 蓝牙 笔记本电脑、 小型摄像机、电动工具 电动车、UPS备用电 源，军事用途等等.
凡是能用电的设备基本上都能用上！！
五 锂电池的常用术语

1 容量 （放电容量 充电容量
量）
额定容量 设计容量 标称容量 平台容

2 电压
（标称电压 开路电压 闭路电压 平台电压 上限电压 截止电
铝镍带宽：mm
隔膜厚度：mm
铜铝箔厚度*宽度：mm*mm 辊压厚度：mm 卷针宽：mm 正负极容量比:%
二 工艺设计

主体材料的选用：
正极材料：四高 三稳 一保 一低价
1 比容量高 2 电压高 3 可逆容量高 4 扩散率高 5 平台稳
电池的设计，最基本
的就是要对所用的材
料要求及性能必须了 解
6 结构稳定




13极耳宽度与厚度，小电池，极耳0.1*4mm基本就 够了 14 极片刮粉位： A＝10 B＝卷针宽*2.7+3 C C=D+4*2 A D=极耳宽+（2~4） B E＝卷针-C/2
D
15、计算容量：设计容量=正极敷料量*克
容量*活性物质比例 =*140mAh/g*7.516*94%=1052mAh 16、标称容量：一般设计时，设计容量约 为标称容量的1.05%


7 便宜
隔膜

1 化学、电化学稳定性 2 机械性能（刺穿 拉伸） 3 反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性， 4 隔膜材料与电极之间的界面相容性、 5 隔膜对电解质的保持性 6 闭孔温度低（120-135） 7 熔点要高（大于165）
铝镍带 过流密度大 2 不易氧化 3 与电池内部物质不发生化学反应


高温 高电压
二 引起电池爆炸的因素有哪些？ 电池的系统制作过程，及各材料的配比和电池的使用，都 有可能引起电池爆炸隐患，可从：材料 设计 使用三方 面来来进行分析。 1材料： a 正极材料：其一 从材料本身安全性来说，热稳定性 LiNiO2 ＜ LiNi0.8Co0.2O2 ＜LiCoO2 ＜ LiMn2O4 ＜ LiFePO4 ＜LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2当温度升高到一定值后， 材料分解，产生大量的热 其二 从正极标的理论容量与实 际发挥的容量来看，没有脱嵌的锂离子越多，过充时，产 生枝晶的可能性就越大，刺穿隔膜引起短路。理论值与实 际值相差越小，安全性就越高，钴酸锂270-140＜锰酸锂 148-110＜ 磷酸铁锂170-130 ，且铁锂的电压只有3.2V， 安全性最高。 热分解温度：钴：锰：铁锂＝180： 200：220
7 化学稳定 8 环保 9 便宜
负极材料
1 比容量高
：
2 比表面积小 振实高 3 结构稳定
4 可逆容量高
5 电位高 6 化学稳定性好，
7 环保
8 便宜
电解液

1 良好的化学稳定性与电池的正负极活性物质和集流体不发生化学反应; 2 比较宽的电化学稳定窗口（电压） 3 较高的离子电导率，较低的电子电导率; 4 具有良好的成膜特性，在炭负极材料表面形成致密稳定的钝化膜; 5 合适的温度范围(高沸点一低熔点); 6 安全低毒，无环境污染。
话，隔膜就可能厚点，大概25um到35um都有。
3、负极宽度，负极肯定比隔膜窄，可以是1mm，也可以是2mm，看你怎么留了，在此假 设2mm，那么负极宽度为42mm。（在做一些大型号电池时可适当加宽3-4mm) 4、负极包住正极，那么正极比负极窄，1-3mm，因为是小电池，我们选1mm，正极宽度 =44-1=43mm。

8、那么，卷绕一圈，有2层，单层厚度=正极厚度+负极厚度+2层隔膜厚度 =119+127+16*2=278um，

9、可见，总卷绕卷数=卷芯厚度/（单层厚度*2） =4.8*90%/（278/1000）=15.5圈，经取整：即负极有15折， 正极16折 （90%为电池厚度的预留空间，厚度大小取值也不同，主 要看材料的厚度反弹来定） 10、计算卷针尺寸，卷针宽度=卷芯宽度-卷芯厚度-2= （34-0.20*2）-4.8）*92%=27 mm 11、计算正极片长度：正极长=（层数-2）*双层卷绕厚度+ 卷针宽+卷针厚度+一层卷绕厚+卷针宽度）*（层数-1）/2+ 卷针宽-厚度/2=（（16-2）*0..278*2+ （27+27+0.5+0.262））*（16-1）/2+27-5.2/2=505mm， 试卷时，微调尺寸。 计算负极长度：负极=正极长-针宽-尾刮粉位-10