收藏 | 常用锂电参数与计算公式、中英对照

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（1）电极材料的理论容量电极材料理论容量，即假定材料中锂离子全部参与电化学反应所能够提供的容量，其值通过下式计算：

其中，法拉第常数(F)代表每摩尔电子所携带的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数NA=6.02214 ×1023mol-1与元电荷e=1.602176 × 10-19 C的积，其值为96485.3383±0.0083 C/mol
故而，主流的材料理论容量计算公式如下:
LiFePO4摩尔质量157.756 g/mol，其理论容量为：

同理可得：三元材料NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 ) 摩尔质量为96.461g/mol，其理论容量为278 mAh/g,LiCoO2摩尔质量97.8698 g/mol，如果锂离子全部脱出，其理论克容量274 mAh/g.
石墨负极中，锂嵌入量最大时，形成锂碳层间化合物，化学式LiC6，即6个碳原子结合一个Li。6个C摩尔质量为72.066 g/mol，石墨的最大理论容量为：

对于硅负极，由5Si+22Li++22e- Li22Si5 可知， 5个硅的摩尔质量为140.430 g/mol，5个硅原子结合22个Li，则硅负极的理论容量为：

这些计算值是理论的克容量，为保证材料结构可逆，实际锂离子脱嵌系数小于1，实际的材料的克容量为：材料实际克容量=锂离子脱嵌系数 × 理论容量
（2）电池设计容量电池设计容量=涂层面密度×活物质比例×活物质克容量×极片涂层面积
其中，面密度是一个关键的设计参数，主要在涂布和辊压工序控制。压实密度不变时，涂层面密度增加意味着极片厚度增加，电子传输距离增大，电子电阻增加，但是增加程度有限。厚极片中，锂离子在电解液中的迁移阻抗增加是影响倍率特性的主要原因，考虑到孔隙率和孔隙的曲折连同，离子在孔隙内的迁移距离比极片厚度多出很多倍。
（3）N/P比负极活性物质克容量×负极面密度×负极活性物含量比÷（正极活性物质克容量×正极面密度×正极活性物含量比）
石墨负极类电池N/P要大于1.0，一般1.04~1.20，这主要是出于安全设计，主要为了防止负极析锂，设计时要考虑工序能力，如涂布偏差。但是，N/P过大时，电池不可逆容量损失，导致电池容量偏低，电池能量密度也会降低。
而对于钛酸锂负极，采用正极过量设计，电池容量由钛酸锂负极的容量确定。正极过量设计有利于提升电池的高温性能：高温气体主要来源于负极，在正极过量设计时，负极电位较低，更易于在钛酸锂表面形成SEI膜。
（4）涂层的压实密度及孔隙率在生产过程中，电池极片的涂层压实密度计算公式：

而考虑到极片辊压时，金属箔材存在延展，辊压后涂层的面密度通过下式计算：

涂层由活物质相、碳胶相和孔隙组成，孔隙率计算公式：

其中，涂层的平均密度为：

（5）首效首效=首次放电容量/首次充电容量
日常生产中，一般是先化成再进行分容，化成充入一部分电，分容补充电后再放电，故而：
首效=分容第一次放电容量/（化成充入容量+分容补充电容量）
（6）能量密度体积能量密度(Wh/L)=电池容量(mAh)×3.6(V)/（厚度(cm)*宽度(cm)*长度(cm)）
质量能量密度(Wh/KG)=电池容量(mAh)×3.6(V)/电池重量

常用锂电术语中英对照合浆mixing涂布coating辊压分切rolling slitting点焊spotwelding激光切laser cutting卷绕winding
组装assembly package激光焊laser welding烘烤baking注液injection高温老化higt temp-baking化成formation二次注液2rd injection分容grading静置staticIR、OCV测试IR/OCV test
容量密度capacity density能量密度energy desity功率密度power density开路电压open Circuit Voltage标称电压nominal voltage额定容量nominal capacity实际容量pratical capacity放电速率discharge rate放电深度depth of discharge

参数详解

能量密度（Wh/L&Wh/kg）

单位体积或单位质量电池释放的能量，如果是单位体积，即体积能量密度（Wh/L），很多地方直接简称为能量密度；如果是单位质量，就是质量能量密度（Wh/kg），很多地方也叫比能量。如一节锂电池重300g，额定电压为3.7V，容量为10Ah，则其比能量为123Wh/kg。

根据2016年发布的“节能与新能源汽车技术，可以大概对动力电池发展趋势有一个概念，如上图所示，到2020年，纯电动汽车电池单体比能量要达到350Wh/kg。

功率密度（W/L&W/kg）

将能量除以时间，便得到功率，单位为W或kW。同样道理，功率密度是指单位质量（有些地方也直接叫比功率）或单位体积电池输出的功率，单位为W/kg或W/L。比功率是评价电池是否满足电动汽车加速性能的重要指标。
比能量和比功率究竟有什么区别？
举个形象的例子：比能量高的动力电池就像龟兔赛跑里的乌龟，耐力好，可以长时间工作，保证汽车续航里程长。
比功率高的动力电池就像龟兔赛跑里的兔子，速度快，可以提供很高的瞬间电流，保证汽车加速性能好。
电池放电倍率（C）

放电倍率是指在规定时间内放出其额定容量（Q）时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数。即充放电电流（A）/额定容量（Ah），其单位一般为C(C-rate的简写)，如0.5C，1C，5C等。
举个例子，对于容量为24Ah电池来说：
用48A放电，其放电倍率为2C，反过来讲，2C放电，放电电流为48A，0.5小时放电完毕;
用12A充电，其充电倍率为0.5C，反过来讲，0.5C充电，充电电流为12A，2小时充电完毕;
电池的充放电倍率，决定了我们可以以多快的速度，将一定的能量存储到电池里面，或者以多快的速度，将电池里面的能量释放出来。

荷电状态（%）

SOC，全称是StateofCharge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池放电后剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。
其取值范围为0~1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。电池管理系统（BMS）就是主要通过管理SOC并进行估算来保证电池高效的工作，所以它是电池管理的核心。
目前SOC估算主要有开路电压法、安时计量法、人工神经网络法、卡尔曼滤波法等，我们以后再详细解读。

内阻

内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部受到的阻力。
包括欧姆内阻和极化内阻，其中：欧姆内阻包括电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的电阻；极化内阻包括电化学极化电阻和浓差极化电阻。
用数据说话，下图表示一电池放电曲线，X轴表示放电量，Y轴表示电池开路电压，电池理想放电状态为黑色曲线，红色曲线是考虑到电池内阻时的真实状态。

图示：Qmax为电池最大化学容量；Quse为电池实际容量；Rbat表示电池的内阻；EDV为放电终止电压；I为放电电流。
从图中可以看出，电池实际容量Quse