一种锂离子蓄电池注液量的计算方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种锂离子蓄电池注液量的计算方法。

背景技术：

1、锂离子蓄电池作为空间飞行器的储能电源，其循环寿命直接影响了飞行器的在轨运行时长，而影响锂离子蓄电池循环寿命的因素中，电解液是非常关键的组分。若电解液加注量过多，会造成电池内部游离电解液过量，电池重量增加的同时，还会带来安全性的问题；若电解液加注量过少，随着电池循环过程中电解液的不断消耗，会导致电池性能衰退、循环性能变差。因此，锂离子蓄电池注液量的设计至关重要。

2、传统的锂离子电池注液量设计一般有以下两种方法：

3、(1)容量估算法，该方法根据电池的容量计算电解液的注液量，虽然方法简单，但缺乏理论依据，其原因在于，电池容量仅与电池电极相关，以其作为标准来计算注液量，会忽视电池中(除电极以外的)其他结构对电解液注液量产生的影响，从而并不准确，相关专利如cn113433465b《一种确定电池中电解液的注液量的方法》。

4、(2)称重计算法，该方法通过称量电池化成前后电解液的质量，来计算电解液的注液量，此方法涉及较多电芯拆解工作，并不适用于大容量的全密封锂离子电池，相关专利如cn111785910b《一种确定锂离子电池注液量的方法》。

5、因而，亟需提供一种计算精确、无需电芯拆解、适于全密封锂离子蓄电池电解液注液量的计算方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种锂离子蓄电池注液量的计算方法，该方法计算精确、无须进行电芯拆解。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种锂离子蓄电池注液量的计算方法，该方法包括以下步骤：

3、步骤s1，获取电芯空腔长度lin、电芯空腔宽度win、电芯隔膜高度ws、电芯正极片的真实体积v1、电芯负极片的真实体积v2、及电芯隔膜的真实体积v3，根据v理论＝lin×win×ws-v1-v2-v3获得电解液理论注液体积；

4、步骤s2，根据m理论＝v理论×ρe获得电解液理论注液量，其中，ρe表示电解液密度；

5、步骤s3，根据公式m实际＝k×m理论获得电解液实际注液量，其中，k为注液系数，取值范围为0.6～1.2。

6、优选地，对于充放电倍率小于2c的蓄电池，k值大于等于0.6且小于0.9；对于充放电倍率大于等于2c的蓄电池，k值大于等于0.9且小于等于1.2。

7、优选地，步骤s1中，v1的计算方法为：根据v1＝v0p÷np×np获得电芯正极片的真实体积v1；其中，v0p为真密度仪测得的np片正极片的真实体积，np为电芯中实际使用的正极片的片数。

8、v2的计算方法为：根据v2＝v0n÷nn×nn获得电芯负极片的真实体积v2；其中，v0n为真密度仪测得的nn片负极片的真实体积，nn为电芯中实际使用的负极片的片数。

9、v3的计算方法为：根据v3＝v0s÷l0s×ls获得隔膜的真实体积v3；其中，v0s为真密度仪测得的长l0s的隔膜的真实体积，ls为电芯中实际使用的隔膜的长度。

10、优选地，上述真密度仪测量的正极片为从正极片样品中随机选取得到，上述真密度仪测量的负极片为从负极片样品中随机选取得到，上述真密度仪测量的隔膜为从隔膜卷料中随机裁剪得到。

11、优选地，本发明针对叠片式锂离子蓄电池设计电解液注液量，该蓄电池的漏率小于等于1×10-7pa·m3/s。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、(1)本发明能够针对不同充放电倍率的电池进行电解液注液量设计。具体地，可以根据m实际＝k×m理论计算不同充放电倍率电池的注液量，若电池的充放电倍率<2c，则k值大于等于0.6且小于0.9；若电池的充放电倍率≥2c，则k值大于等于0.9且小于等于1.2。

14、(2)本发明提供的注液量计算方法是通过利用电芯空腔的体积减去极片和隔膜的真实体积，得到电芯空腔内剩余的体积，即理论上的、电芯内可供电解液注液的体积v理论，该方法考虑了电芯内极片、隔膜的结构对注液量大小的影响，因而计算结果更加精确。

15、此外，本发明注液量的计算方法中，电芯空腔的体积、极片和隔膜的真实体积在电芯组装前就可以测量得到，因而在计算电解液注液量时，无须再进行电芯拆解。

16、(3)对于锂离子蓄电池来说，隔膜是沿电芯的高度方向安装于电芯空腔内，且隔膜的高度小于电芯空腔的高度。在电池组装完成后，隔膜的上端与电芯空腔的上端板之间留有一定的间隙空间，供极耳穿过。本申请发明人意外发现，对于锂离子蓄电池来说，隔膜与电芯空腔上端板之间的间隙空间通常无需注入电解液。因而，本发明在计算电芯空腔体积时，将此部分空间排除在外，采用隔膜的高度值替代电芯空腔的高度值来计算电芯空腔的体积，这样计算得到的电芯空腔体积排除了隔膜上端与电芯空腔上端板之间的间隙空间，注液量的计算结果更加精确。

技术特征：

1.一种锂离子蓄电池注液量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的锂离子蓄电池注液量的计算方法，其特征在于，对于充放电倍率小于2c的蓄电池，k值大于等于0.6且小于0.9；对于充放电倍率大于等于2c的蓄电池，k值大于等于0.9且小于等于1.2。

3.如权利要求1所述的锂离子蓄电池注液量的计算方法，其特征在于，v1的计算方法为：

4.如权利要求3电池注液量的计算方法，其特征在于，所述真密度仪测量的正极片为从正极片样品中随机选取得到。

5.如权利要求1所述的锂离子蓄电池注液量的计算方法，其特征在于，v2的计算方法为：

6.如权利要求5电池注液量的计算方法，其特征在于，所述真密度仪测量的负极片为从负极片样品中随机选取得到。

7.如权利要求1所述的锂离子蓄电池注液量的计算方法，其特征在于，v3的计算方法为：

8.如权利要求7所述的锂离子蓄电池注液量的计算方法，其特征在于，所述真密度仪测量的隔膜为从隔膜卷料中随机裁剪得到。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的锂离子蓄电池注液量的计算方法，其特征在于，所述锂离子蓄电池为叠片式电池，漏率小于等于1×10-7pa·m3/s。

技术总结
本发明公开了一种锂离子蓄电池注液量的计算方法，该方法包括以下步骤：步骤S1，获取电芯空腔长度L<subgt;in</subgt;、电芯空腔宽度W<subgt;in</subgt;、电芯隔膜高度W<subgt;s</subgt;、电芯正极片的真实体积V<subgt;1</subgt;、电芯负极片的真实体积V<subgt;2</subgt;、及电芯隔膜的真实体积V<subgt;3</subgt;，根据V<subgt;理论</subgt;＝L<subgt;in</subgt;×W<subgt;in</subgt;×W<subgt;s</subgt;‑V<subgt;1</subgt;‑V<subgt;2</subgt;‑V<subgt;3</subgt;获得电解液理论注液体积。步骤S2，根据m<subgt;理论</subgt;＝V<subgt;理论</subgt;×ρ<subgt;e</subgt;获得电解液理论注液量，其中，ρ<subgt;e</subgt;表示电解液密度。步骤S3，根据公式m<subgt;实际</subgt;＝k×m<subgt;理论</subgt;获得电解液实际注液量，其中，k为注液系数，取值范围为0.6～1.2。本发明通过计算电芯空腔、极片、及隔膜的体积，获得理论上的、可注入电解液的体积，考虑了电芯内极片和隔膜的结构对注液量的影响。

技术研发人员：宋缙华,张兴浩,白羽,国洪瑶,陈冬阳,宁晓钰,丰震河,王可
受保护的技术使用者：上海空间电源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11