本发明涉及锂电池,具体为一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法。
背景技术:
1、在锂二次电池行业中,精确的电芯设计和分析对于提高电池性能和生产效率至关重要。目前存在的多种电池电芯设计分析方法,虽然在某些方面有效,但通常缺乏处理复杂或非标准电芯设计所需的精确度和适用性。
2、现有技术在提供全面电芯结构分析方面也有所不足,这限制了对电芯性能的全面理解和优化,对电芯产品的稳定性和一致性以及优化生产流程和提高制造效率并无多少帮助。
技术实现思路
1、本发明的目的在于:提供一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法及其测量方法,以解决以上缺陷。
2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,包括如下步骤:
4、首先,对待分析锂二次电池的电芯进行拆解,测量其厚度、宽度、高度、卷芯个数、电芯壳体壁厚及卷芯宽度,并计算卷芯的厚度、尾折负极片长度;
5、然后,测量确认卷芯的正负极折数、隔膜折数、首端隔膜入卷折数、正负极片厚度及隔膜厚度,计算出卷芯每一折圆角的线性长度、首端一周负极片长度、首折负极片长度、除首折外的每一折负极片长度、首折正极片长度及除首折外的每一折正极片长度;
6、最后,调整正极极片与负极极片的修正系数,推导得到电芯的设计容量。
7、优选地,一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,包括以下步骤:
8、s1、对待分析锂二次电池的电芯进行测量,获得其厚度x0、宽度y0、高度z0尺寸;
9、s2、对电芯进行拆解,获得其内部卷芯的个数为a1,并测量电芯壳体的壁厚h1;
10、s3、测量卷芯的宽度为y1,并计算卷芯的厚度x1;
11、s4、推导出尾折负极片长度为l尾折负;
12、s5、确认卷芯的正负极、隔膜折数以及首端隔膜入卷折数,分别为b正折、b负折、b隔折、b首隔折;
13、s6、测量正负极片、隔膜厚度,分别为x正、x负、x隔膜;
14、s7、计算出卷芯每一折圆角的线性长度l线,首端一周负极片长度l首周负,首折负极片长度l首负,除首折外的每一折负极片长度l次负,首折正极片长度l首正,除首折外的每一折正极片长度l次正;
15、s8、调整正极极片与负极极片的修正系数λ正、λ负,使得反推得到的正极片、负极片总长度与实际测试值相等,正负极片的总长度是根据上述公式计算得到的各折极片的长度加和得到;
16、对于负极,其除首折和第二折不需要进行极片长度修正外,其余各折均需修正,其修正方法为:
17、l次负修=l次负+int((b0 -1)/2)/2*λ负,
18、式中,l次负修为修正后的负极极片某折长度,l次负为负极片某折长度,λ负为负极极片修正系数,b0为该折折数;
19、对于正极,其除首折和第二折不需要进行极片长度修正外,其余各折均需进行修正,其修正方法为:
20、l次正修=l次正+int((b0 -1)/2)/2*λ正,
21、式中,l次正修为修正后的正极极片某折长度,l次正为正极片某折长度,λ正为负极极片修正系数;b0为该折折数;
22、s9、推导得到电芯的设计容量v。
23、优选地,在步骤s3中,所述卷芯的厚度x1的计算公式为:
24、
25、式中,x0为电芯厚度,h1为电芯壳体的壁厚;为入壳比,其计算方法为卷芯的横截面积除以电芯外壳的横截面积;a1为电芯内部的卷芯的个数。
26、优选地,在步骤s4中,所述尾折负极片长度l尾折负与测量出的卷芯的宽度y1相等,即l尾折负=y1;在步骤s7中,卷芯每一折圆角的线性长度l线为极片当前一折卷到下一折弯曲处的长度,其计算公式为:
27、l线=π*[(x正+x负+2*x隔膜)*int((b0 -1)/2)+(b首隔折
28、*x隔膜)],
29、式中,x正为正极片厚度,x负为负极片厚度,x隔膜为隔膜厚度,b首隔折为首端隔膜入卷折数,b0为该折折数,int函数为将数值向下取整为最接近的整数。
30、优选地,在步骤s7中,首端一周负极片长度l首周负,其计算公式为:
31、l首周负=(l尾折负–l尾折线)*2+π*(b首隔折*x隔膜),
32、式中,l尾折负为尾折负极片长度,l尾折线为最后一折圆角的长度,b首隔折为首端隔膜入卷折数,x隔膜为隔膜厚度。
33、优选地,在步骤s7中,首折负极片长度l首负,其计算公式为:
34、l首负=l尾折负-l尾折线,
35、l尾折负为尾折负极片长度,l尾折线为最后一折圆角的长度。
36、优选地,在步骤s7中,除首折外的每一折负极片长度l次负,其计算公式为:
37、l次负=l首负+π*[(x正+x负+2*x隔膜)*int((b0 -1)/2)+
38、(b首隔折*x隔膜)],
39、式中,l首负为首折负极片长度,x正为正极片厚度,x负为负极片厚度,x隔膜为隔膜厚度,b首隔折为首端隔膜入卷折数,b0为该折折数,int函数为将数值向下取整为最接近的整数。
40、优选地,在步骤s7中,首折正极片长度l首正,其计算公式为:
41、l首正=l首负+π*((b首隔折+1)*x隔膜+x负),
42、式中,l首负为首折负极片长度,b首隔折为首端隔膜入卷折数,x隔膜为隔膜厚度,x负为负极片厚度。
43、优选地,在步骤s7中,除首折外的每一折正极片长度l次正,其计算公式为:
44、l次正=l首负+π*[(x正+x负+2*x隔膜)*int((b1-1)/2)+(b
45、首隔折+1)*x隔膜+x负],
46、式中,l首负为首折负极片长度,x正为正极片厚度,x负为负极片厚度,x隔膜为隔膜厚度,b1为上一折极片折数,b首隔折为首端隔膜入卷折数。
47、优选地,在步骤s9中,电芯的设计容量v,其计算公式为:
48、v=l正*y正*ρ*a1*v正*w,
49、其中,l正为正极极片长度,由各个折数的正极极片长度之和;y正为正极片宽度,ρ为正极双面面密度,a1为电芯内部卷芯的个数,v正为正极克容量,w为活性物质占比;y正、ρ、v正及w均为拆解后测试的实验值。
50、本发明的有益效果在于:
51、本发明一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,能够有效地分析和优化锂电池电芯的设计参数,通过计算精确地推导出电芯的设计容量,精确度高,适应性好,能够有助于确保电芯设计与实际产品的高度符合,提高产线上电芯的稳定性和一致性;对于优化电池设计的准确性和电芯生产的稳定性具有重要意义,有助于在生产过程中减少变化,从而提高电芯的整体质量和性能。
1.一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,具体步骤如下:
3.根据权利要求2所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s3中,所述卷芯的厚度x1的计算公式为:
4.根据权利要求2所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s4中,所述尾折负极片长度l尾折负与测量出的卷芯的宽度y1相等,即l尾折负=y1;
5.根据权利要求4所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s7中,首端一周负极片长度l首周负,其计算公式为:
6.根据权利要求5所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s7中,首折负极片长度l首负,其计算公式为:
7.根据权利要求6所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s7中,除首折外的每一折负极片长度l次负,其计算公式为:
8.根据权利要求6所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s7中,首折正极片长度l首正,其计算公式为:
9.根据权利要求6所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s7中,除首折外的每一折正极片长度l次正,其计算公式为:
10.根据权利要求1所述一种锂二次电池电芯极片设计参数的分析方法,其特征在于,在步骤s9中,电芯的设计容量v,其计算公式为: