干货 |锂电池电解液用量的计算

旺材钴锂镍 2022-06-08

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来源：锂想生活(ID：LIB-Life)，作者：mikowoo

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。

而极片的参数，根据实际极片可以测量长、宽和涂层的厚度(除箔外)。极片的孔隙率计算方法为：

其中，涂层平均密度和涂层压实密度分别为：

而其中

实际工作经验中，铜箔的延展率为0%，铝箔延展约1%。常见材料的真密度如表所示(参考文献1)。