极片和隔膜的孔隙体积计算方法

2019/8/10 125

锂离子电池是由正、负极极片,隔膜,电解液以及壳体极耳等辅助材料组成的。电池极片涂层可看成一种复合材料,主要由三部分组成:(1)活物质颗粒;(2)导电剂和黏结剂相互混合的组成相;(3)孔隙,需要填满电解液。隔膜也是多孔结构的,一方面,隔绝电子,另一方面孔隙需要填充电解液允许锂离子通过。因此,锂离子电池的电解液量主要就是需要填充满极片和隔膜里面的孔隙,孔隙体积就是电解液用量体积,即:
 
电解液体积=正极片孔隙体积+负极片孔隙体积+隔膜孔隙体积
 
而极片和隔膜的孔隙体积计算方法为:
 
极片的孔隙体积=(每片极片涂层的长×宽×厚)×片数×孔隙率
 
隔膜的孔隙体积=隔膜的面积×厚度×孔隙率
 
考虑到除了电芯之外,壳体内部的空间还有没有被填充的剩余空间(这些空间也可以根据电池设计计算出来),这些地方也会残存电解液,即:
 
实际电解液量=所有孔隙体积+残存电解液体积
 
硬壳电池残存体积较多,实际电解液用量比理论值大很多,软包电池内部剩余空间一般,残存电解液量适量,圆柱电池内部空间利用率高,残存电解液量少。
 
隔膜的厚度和孔隙率材料厂家会提供,比如厚度25微米,孔隙率49%。根据电芯设计或者直接拆解电池测量可以隔膜的长度和宽度,计算出隔膜面积,这样隔膜需要的电解液量就可以计算出来。