簡述電池設計的基礎知識

　　電池設計就是根據(jù)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(yōu)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(shù)，并將它們合理搭配，制成具有一定規(guī)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(xù)放電時間，使用期限或循環(huán)壽命；

　　電池的工作環(huán)境，包括電池工作時所處狀態(tài)及環(huán)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(jīng)濟指標； 環(huán)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(nèi)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(wěn)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(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和電化學極化內(nèi)阻，大電流放電時，內(nèi)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(nèi)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(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(huán)次數(shù)。

　　（ 6 ）內(nèi)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(nèi)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(yōu)劣的重要指標，如果電池內(nèi)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。

　　3 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(jù)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(fā)性能優(yōu)良的新規(guī)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(shù)目，單體電池工作電壓與工作電流密度。

　　根據(jù)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(jīng)驗數(shù)據(jù)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(shù)。

　　單體電池數(shù)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(jù)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(shù)

　　其中設計系數(shù)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