正极材料
正极材料
平台电压（负 克容量 极为石墨） （mAh/g）
镍酸锂
3.6V
150～200
钴酸锂
3.7V
～140
锰酸锂
3.7V
～100
镍钴锰酸锂 （1:1:1）
3.6V
～135
磷酸铁锂
3.2V
～135
压实密度 （g/cm3)
～3.3 ～3.9 2.8～3.0
～3.52.0～2.5 Nhomakorabea热稳定性
★ ★★ ★★★★ ★★★ ★★★★★
卷绕、叠片结构
确定设计方案
产品信息
➢ 容量/尺寸 ➢ 用途 ➢ 工作电压/工作电流 ➢ 内阻/出货电压 ➢ 环境温度 ➢ 循环 ➢ 过充 ➢ ……
电芯设计
➢材料选择 ➢结构设计
锂电材料
➢ 正极材料 ➢ 负极材料 ➢ 电解液 ➢ 隔离膜 ➢ 外壳 ➢ 铜/铝箔 ➢ 极耳 ➢ 胶纸 ➢ 粘结剂/导电剂
卷针设计
卷针周长=2*[裸电芯宽度-裸电芯厚度] 其中：裸电芯宽度=包装铝箔内坑宽-0.8(宽度margin)
裸电芯厚度=(电芯最大厚度-2*包装铝箔厚度)/电芯膨胀系数1.08
Battery dimension
Length
Width
Thickness
64.1
33.5
7.90
Pocket inner size
W: 电芯宽度-1.5或2.0 W: 在ATL，正常情况下，隔离膜的宽度比Pockt内坑长度 大～0.6mm 负极W: 正常情况下，负极极片宽度比隔离膜宽度小2mm
正极W: 正常情况下，正极极片宽度比负极宽度小2mm
在ATL，卷针为菱形，厚度为4.0mm，而宽度，则根据 pocket宽度和电芯厚度计算出来
346
363
90.4
89.4
➢ 天然石墨价格比人造石墨便宜，但容易与PC发生共 嵌，所以在选择天然石墨做负极时要考虑与电解液 的兼容问题。
MCMB
➢ 倍率性能好 ➢ 循环性能好 ➢ 价格高 ➢ 克容量低(~300mAh/g) ➢ 杉杉CMS系列: G10、G15、G25等等
电解液
➢ 溶质：LiPF6(通常浓度为1M） ➢ 溶剂：环状碳酸酯(EC、PC)和线性碳酸酯(DMC、
负极材料
➢天然石墨 ➢人造石墨 ➢MCMB ➢硬碳 ➢钛酸锂 ➢合金
石墨
➢ 石墨分为天然石墨和人造石墨 ➢ 杉杉人造石墨FSN-1和贝特瑞改性天然石墨818相关
数据比较：
Source
SS-FSN-1 BTR-818
Particle Size (D10)(μm)
6.7
10.8
Particle Size (D50)(μm)
19.92 22.92
Calculation result
First perimeter 48.23
S1
6.91
S2
9.31
S3
7.09
L1
6.81
L2
9.31
L3
3.81
Angle (β)
锂离子电池设计
Prepared by: GX Liu Date: 2010.05
设计思路
电芯 设计
产品信息
确定串并联方式
确定单体容量及 尺寸
确定保护板、充电器、 电池盒、连接线/片
选择电芯类型 材料选择 结构设计
软包、铝壳、方型钢壳、圆柱钢壳
选择正负极材料及配方、电解液、隔膜、 箔材厚度、包装材料、极耳等等
Pocket 内坑宽度= 电芯最大宽度- 折边空间（一般双折边为2.0，单折边为1.5）
Pocket 内坑深度(＜5.05mm，单坑；＞5.05mm，双坑)= (电芯平均厚度 - 2*铝塑膜厚度)/1.08
隔离膜宽度
隔膜宽度= pocket内坑长度+0.5~0.6mm
顶封区
倒角0.6
阳极 隔离膜
备注： 因为隔离膜宽(=内坑长+0.6) < 内坑长+[0.6+包装铝箔厚度+(4-2*倒角 0.6)*TAN(4*PI/180)]*2，所以顶封时不会封到隔离膜。
14.5
18.0
Physical Particle Size (D90)(μm)
28.9
29.8
BET (m2/g) Design density (g/cm3)
1.23
1.39
~1.5
~1.6
Discharge capacity (mAh/g) Chemical
First Efficiency(%)
Length
Width
58.53
32.00
菱形卷针示意图
Input information
Width margin 0.85
T1
1.2
T2
0.8
Swelling
1.08
Angle (α)
10
LS
3.0
LS（ min)
2.7
Rhombic mandrel
Single piece width
Complex width
EMC、DEC、MPC） ➢ 添加剂：VC(碳酸亚乙烯酯)、PS(1,3-丙烷磺内酯)、
丁二酸酐(或琥珀酸酐)、 CHB(环己基苯)、BP(联苯)、 FB(氟苯)、FEC(氟代碳酸亚乙酯) ➢ 需要注意电解液与负极的兼容性
电芯设计原则
➢安全
✓ Cell balance ✓ Overhang
➢超越客户期望
✓ 材料和配方的选取 ✓ 工序控制
电芯设计思路
客户规格(T、L、W、Cap) Pocket内坑尺寸(L、W) 隔膜宽度(W) 正负极极片宽度(W) 卷针尺寸 正负极极片尺寸(L)
根据电芯尺寸和容量来选择材料体系
L: 电芯长度-顶封边宽- 2*弓长(~0.9mm)-2*铝塑膜厚度2*Pocket R角长(~0.3mm)-Pocket棱线长(~0.3mm)
极片宽度
➢ 阳极宽度=隔膜宽度-Overhang ➢ 阴极宽度=阳极宽度-Overhang ➢ 一般情况下，隔离膜和阳极在宽度方向的overhang是2.0mm。对于
宽度比较大的电芯，比如EV电芯，为了防止错位，保证足够的安全， Overhang将会增大到3.0mm或更多； ➢ 一般情况下，阳极和阴极在宽度方向的overhang为2.0mm，但对于 能量密度要求较高的电芯，在机器卷绕对alignment控制较好的情况 下，可以考虑将此overhang调整为1.5mm。
L: 根据层数和卷针尺寸计算出极片长度(包括涂膜区和空白 区尺寸)
电芯尺寸设计
Cell Drawing
Dimension
Pocket内坑设计
R0.6
Pocket 内坑长度= 电芯最大长度- 顶封错位0.5 - 模具公差0.25 - 顶封区宽度 - 2*[0.6 + 包装铝箔厚度+ (4 - 2* 倒角0.6)*Tan(4*PI/180)]