随着电子计算机技术的发展和应用,设计电池已经成为一条必不可少的道路、
锂电池的设计主要是电池的设计原理、设计原则及一般的计算方法。简要地阐述电池壳体材料的选择原则、制作工艺和环境保护等。
电池设计传统的计算方法是在通过化学电源设计时积累的经验或试验基础上,根据要求条件进行选择和计算,并经过进一步的试验,来确定合理的参数。
另外,随着电子计算机技术的发展和应用,也为电池的设计开辟了道路。目前已经能根据以往的经验数据编制计算机程序进行设计。预计今后将会进一步发展到完全用计算机进行设计,对缩短电池的研制周期,有着广阔的前景。锂电池的设计包括性能设计和结构设计,所谓性能设计是指电压、容量和寿命的设计。而结构设计是指锂电池壳、隔膜、电解液和其他结构件的设计。
第一步:对各种给定的技术指标进行综合分析,找出关键问题。
通常为满足整机的技术要求,提出的技术指标有工作电压、电压精度、工作电流、工作时间、机械载荷、寿命和环境温度等,其中主要的是工作电压(及电压精度)、容量和寿命。
第二步:进行性能设计。根据要解决的关键问题,在以往积累的试验数据和生产实际中积累的经验的基础上,确定合适的工作电流密度,选择合适的工艺类型,以期做出合理的电压及其他性能设计。根据实际所需要的容量,确定合适的设计容量,以确定活性物质的比例用量。选择合适的隔膜材料、壳体材质等,以确定寿命设计。选材问题应根据电池要求在保证成本的前提下尽可能地选择新材料。当然这些设计之间都是相关的设计时要综合考虑,不可偏废任何一方面。
第三步:进行结构设计。包括外形尺寸的确定,单体电池的外壳设计,电解液的设计隔膜的设计以及导电网、极柱、气孔设计等。对于电池组还要进行电池组合、电池组外壳、内衬材料以及加热系统的设计。随着锂电池的商品化,越来越多的领域都使用锂电池。由于技术问题,目前使用的锂电池还是以钴酸锂为主作为其正极材料,而钴是一种战略性资源,其价格相当贵,同时由于其高毒性存在着环境污染问题,科研工作者正在进行这方面的努力,值得庆幸的是,锰酸锂及其掺杂化合物正作为最具有挑战替代钴酸锂正极材料越来越引起人们的关注而将面世。