電池設計基礎和基本步驟
2006/7/29 14:11:49 電源在線網
電池設計是從事化學電源研制的技術人員和科學研究工作者必備的知識和技能。電池設計基礎
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力電源。因此，電池設計首先必須滿足用電器的使用要求，并進行優化，使其具有最佳的綜合性能，以此來確定電池的電極、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。
2 、電池的設計要求
電池設計是為滿足對象（用戶或儀器設備）的要求進行的。因此，在進行電池設計前，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；
電池的工作時間，包括連續放電時間，使用期限或循環壽命；
電池的工作環境，包括電池工作時所處狀態及環境溫度；
電池的最大允許體積。
同時還應考慮： 材料來源； 電池性能； 電池特性的決定因素 電池工藝； 經濟指標； 環境問題等方面的因素。
評價電池性能的主要指標
電池性能一般主要通過以下幾個方面來評價。
（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，即電流對時間的積分，一般有 Ah 或mAh來表示，它直接影響到電池的最大工作電流和工作時間。
（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極化內阻，大電流放電時，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 電池貯存一段時間后，會因某些因素的影響使性能發生變化，導致電池自放電；電解液泄漏；電池短路等。
（5）循環壽命（二次電池） 循環壽命是指二次電池按照一定的制度進行充放電，其性能減到某一程度（例如，容量初始值的60%）時的循環次數。
（6）內壓和耐過充性能（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，電池耐大電流過充性能等都是衡量電池性能優劣的重要指標，如果電池內部壓力達不到平衡或平衡壓力過高，就會使電池限壓裝置（如防爆球）開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，則有可能會引起電池殼體開裂或爆炸。電池設計的基本步驟
電池設計人員在明確設計任務和做好充分準備后，即可進行設計。
根據電池用戶要求，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，研制開發性能優良的新規格電池或異形電池。
1 、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”（經驗數據或通過實驗所得）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 = 電池工作總電壓單體電 / 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間計算額定容量。
額定容量 = 工作電流 * 工作時間
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
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力電源。因此，電池設計首先必須滿足用電器的使用要求，并進行優化，使其具有最佳的綜合性能，以此來確定電池的電極、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。
2 、電池的設計要求
電池設計是為滿足對象（用戶或儀器設備）的要求進行的。因此，在進行電池設計前，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；
電池的工作時間，包括連續放電時間，使用期限或循環壽命；
電池的工作環境，包括電池工作時所處狀態及環境溫度；
電池的最大允許體積。
同時還應考慮： 材料來源； 電池性能； 電池特性的決定因素 電池工藝； 經濟指標； 環境問題等方面的因素。
評價電池性能的主要指標
電池性能一般主要通過以下幾個方面來評價。
（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，即電流對時間的積分，一般有 Ah 或mAh來表示，它直接影響到電池的最大工作電流和工作時間。
（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極化內阻，大電流放電時，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 電池貯存一段時間后，會因某些因素的影響使性能發生變化，導致電池自放電；電解液泄漏；電池短路等。
（5）循環壽命（二次電池） 循環壽命是指二次電池按照一定的制度進行充放電，其性能減到某一程度（例如，容量初始值的60%）時的循環次數。
（6）內壓和耐過充性能（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，電池耐大電流過充性能等都是衡量電池性能優劣的重要指標，如果電池內部壓力達不到平衡或平衡壓力過高，就會使電池限壓裝置（如防爆球）開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，則有可能會引起電池殼體開裂或爆炸。電池設計的基本步驟
電池設計人員在明確設計任務和做好充分準備后，即可進行設計。
根據電池用戶要求，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，研制開發性能優良的新規格電池或異形電池。
1 、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”（經驗數據或通過實驗所得）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 = 電池工作總電壓單體電 / 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間計算額定容量。
額定容量 = 工作電流 * 工作時間
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
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