行業(yè)人士為你解析在電池設計中的幾大基礎知識

電池設計的目的和基本原則

電池設計就是根據儀器設備的要求，為其提供具有最佳使用性能的工作電源或動(dòng)力電源。因此，電池設計首先必須滿(mǎn)足用電器的使用要求，并進(jìn)行優(yōu)化，使其具有最佳的綜合性能，以此來(lái)確定電池的電極、電解液、隔膜、外殼和其它零部件的參數，并將它們合理搭配，制成具有一定規格和指標的電池或電池組。

電池的設計要求

電池設計是為滿(mǎn)足對象(用戶(hù)或儀器設備)的要求進(jìn)行的。因此，在進(jìn)行電池設計前，首先必須詳盡地了解對象對電池性能指標及使用條件的要求，一般包括以下幾個(gè)方面：

電池的工作電壓；

電池的工作電流，即正常放電電流和峰值電流；

電池的工作時(shí)間，包括連續放電時(shí)間，使用期限或循環(huán)壽命；

電池的工作環(huán)境，包括電池工作時(shí)所處狀態(tài)及環(huán)境溫度；

電池的最大允許體積。

同時(shí)還應考慮： 材料來(lái)源；電池性能；電池特性的決定因素

電池工藝；經(jīng)濟指標；環(huán)境問(wèn)題等方面的因素；

電池性能的主要指標：

電池性能一般主要通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)評價(jià)：

( 1 )容量：電池容量是指在一定放電條件下，可以從電池獲得的電量，即電流對時(shí)間的積分，一般有 Ah 或 mAh 來(lái)表示，它直接影響到電池的最大工作電流和工作時(shí)間。

( 2 )放電特性和內阻 電池的放電特性是批電池在一定的放電制度下，其工作電壓的平穩性，電壓平臺的高低以及大電流放電性能等，它表示電池帶負載的能力。電池內阻包括歐姆內阻和電化學(xué)極化內阻，大電流放電時(shí)，內阻對放電特性的影響尤為明顯。

( 3 )工作溫度范圍 有電器的工作環(huán)境和使用條件要求電池在特定的溫度范圍內具有良好的性能。

( 4 )貯存性能 電池貯存一段時(shí)間后，會(huì )因某些因素的影響使性能發(fā)生變化，導致電池自放電;電解液泄漏;電池短路等。

( 5 )循環(huán)壽命(二次電池) 循環(huán)壽命是指二次電池按照一定的制度進(jìn)行充放電，其性能減到某一程度(例如，容量初始值的 60% )時(shí)的循環(huán)次數。

( 6 )內壓和耐過(guò)充性能(二次電池) 對于 Ni-Cd，MH-Ni 等密封型二次電池，大電流充電過(guò)程中電池內部壓力能否達到平衡，平衡壓力的高低，電池耐大電流過(guò)充性能等都是衡量電池性能優(yōu)劣的重要指標，如果電池內部壓力達不到平衡或平衡壓力過(guò)高，就會(huì )使電池限壓裝置(如防爆球)開(kāi)啟而引起電池泄氣或漏液，從而很快導致電池失效。如果限壓裝置失效，則有可能會(huì )引起電池殼體開(kāi)裂或爆炸。

電池設計的基本步驟

電池設計人員在明確設計任務(wù)和做好充分準備后，即可進(jìn)行設計。

根據電池用戶(hù)要求，電池設計的思路有兩種：一種是為用電設備和儀器提供額定容量的電源；另一種則只是給定電源的外形尺寸，研制開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的新規格電池或異形電池。

確定容量電池設計步驟

確定組合電池中音體電池數目，單體電池工作電壓與工作電流密度。

根據用戶(hù)要求確定電池組的工作總電壓，工作電流等指標，選定電池系列，參照該系列的“伏安曲線(xiàn)”(經(jīng)驗數據或通過(guò)實(shí)驗所得)確定單體電池的工作電壓與工作電流密度。

確定電池組中單電池數。

單體電池數目 = 電池工作總電壓?jiǎn)误w電 / 電池工作電壓

計算電池容量

根據要求的工作電流和工作時(shí)間計算額定容量。 額定容量 = 工作電流 * 工作時(shí)間

確定設計容量 設計容量 = 額定容量 * 設計系數

其中設計系數是為保證電池的可靠性和使用壽命而設定的，一般取 1.1-1.2。