(1)電極材料的理論容量

電極材料的理論容量，即假設(shè)材料中所有鋰離子都參與電化學(xué)反應(yīng)所供應(yīng)的容量，按下式計(jì)算:

其中，法拉第常數(shù)(F)表示每摩爾電子攜帶的電荷量，單位為C/mol，是阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02214×1023mol-1與元素電荷e=1.602176×10-19C的乘積，其值為96485.3383±0.0083C/mol

因此，主流材料理論承載力計(jì)算公式如下:

LiFePO4的摩爾質(zhì)量為157.756g/mol，其理論容量為:

同樣，三元材料NCM(1:1)(lini1/3co1/3mn1/3O2)的摩爾質(zhì)量為96.461g/mol，其理論容量為278mAh/g,LiCoO2的摩爾質(zhì)量為97.8698g/mol。假如鋰離子全部釋放，其理論容量為274mah/g。

在石墨負(fù)極中，當(dāng)鋰包埋量最大時(shí)，形成鋰碳層間化合物，化學(xué)式為L(zhǎng)iC6，即6個(gè)碳原子與1個(gè)鋰原子化合。6cmol的質(zhì)量為72.066g/mol，石墨的最大理論容量為:

為硅陽(yáng)極,李四+22+5+e-22↔Li22Si5表明五硅摩爾質(zhì)量是140.430克/摩爾,五個(gè)硅原子與李22,是硅陽(yáng)極容量的理論:

這些計(jì)算值就是理論克容。為了保證材料結(jié)構(gòu)的可逆，實(shí)際鋰離子的脫嵌系數(shù)小于1。實(shí)際材料克容量為:材料實(shí)際克容量=鋰離子包埋系數(shù)×理論容量

(2)電池設(shè)計(jì)容量

電池設(shè)計(jì)容量=鍍膜層密度×活料比×活料克數(shù)×電極鍍膜面積

其中，表面密度是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，重要在涂層和軋制過(guò)程控制中。在壓實(shí)密度不變的情況下，涂層密度的增大意味著電極厚度增大，電子傳遞距離增大，電子電阻增大，但新增程度有限。在厚電極膜中，電解液中鋰離子遷移阻抗的增大是影響倍增器特性的重要原因。考慮到孔隙率和孔隙的交錯(cuò)，離子在孔隙中的遷移距離是電極膜厚度的好幾倍。

(3)N/P比值

G負(fù)極活性物質(zhì)的能力×負(fù)極的活性物質(zhì)密度×內(nèi)容比負(fù)極活性物質(zhì)的&pide;(G正極活性物質(zhì)的能力×正極的活性物質(zhì)密度×內(nèi)容的比例在正極活性物質(zhì))

石墨負(fù)極電池的N/P大于1.0，一般為1.04~1.20，這重要是為了安全設(shè)計(jì)，重要是為了防止負(fù)極鋰的演化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工藝容量，如鍍層偏差等。但是，當(dāng)N/P過(guò)大時(shí)，電池的不可逆容量損失會(huì)導(dǎo)致電池容量過(guò)低，電池能量密度降低。

鈦酸鋰負(fù)極采用過(guò)量正極設(shè)計(jì)，電池容量由鈦酸鋰負(fù)極的容量決定。正極的過(guò)度設(shè)計(jì)有利于提高電池的高溫性能:高溫氣體重要來(lái)自負(fù)極。當(dāng)正電極過(guò)量設(shè)計(jì)時(shí)，負(fù)電極電位較低，容易在鈦酸鋰表面形成SEI。

(4)涂層的壓實(shí)密度和孔隙率

在生產(chǎn)過(guò)程中，電池電極涂層壓實(shí)密度的計(jì)算公式如下:

考慮到在軋制極板時(shí)金屬箔是延展的，軋制后涂層的表面密度計(jì)算公式如下:

涂層由活性材料相、碳橡膠相和孔隙組成。孔隙度計(jì)算公式如下:

式中，涂層的平均密度為:

(5)主效應(yīng)

初始效應(yīng)=第一次放電容量/第一次充電容量

在日常生產(chǎn)中，通常先將其轉(zhuǎn)換成容積，再將容積分成若干部分，并充一部分電，再將電量加到容積中，再將其排出，因此:

初始效應(yīng)=(形成電荷容量+新增的電容)/電容第一放電容量

(6)能量密度

體積能量密度(Wh/L)=電池容量(mAh)×3.6(V)/(厚度(cm)×寬度(cm)×長(zhǎng)度(cm))

質(zhì)能密度(Wh/KG)=電池容量(mAh)×3.6(V)/電池