正极克容量计算

大家都听过三元电芯有523,811等细分,其实523也好,811也罢,这样的叫法是按镍钴锰三种材料的比例来进行区分的,一般情况下高镍对应着高能量密度。但是实际上三元电芯的正极理论克容量其实是差不多的,差异并不是很大。

很多人可能觉得写这样的文章没有意义,ChatGPT完全可以给出答案。但是我是想说一下ChatGPT不是万能的,我用ChatGPT尝试了多次都不能给出答案,甚至我给出正确让其推导,其也实现不了。所以我认为我在这里讲解一下还是很有必要性的。

先上结论:

523型三元正极材料理论克容量:277.45mAh/g

622型三元正极材料理论克容量:276.38mAh/g

811型三元正极材料理论克容量:275.38mAh/g

111型三元正极材料理论克容量:279.38mAh/g

LFP型正极材料理论克容量:169.81mAh/g

如果对过程不感兴趣,下面的内容就可以直接跳过了哈。

克容量(mAh/g)是指电池材料的单位质量(克)能够存储或释放的电荷量。

根据物理学基础知识和元素周期表,我们知道以下常识:

一个电子的电荷量是 e=1.602E(-19) C

阿伏伽德罗常数 NA=6.02E23 /mol

Li的相对原子质量是6.941

Ni的相对原子质量是58.69

Co的相对原子质量是58.93

Mn的相对原子质量是54.94

O的相对原子质量是16

以下我们以523型三元正极材料(LiNI0.5Co0.2Mn0.3O2)来进行计算示例:

523型正极材料相对分子质量是96.554

1mol的523型正极材料总质量96.554g

在作为锂电池存储容量时,1mol的523型正极材料可以转移1mol的电子,其所携带的总电荷量是 Q=NA*e=96440.4C/mol (这其实就是常说的法拉第常数)。

我们对于电流的定义是单位时间内通过截面的电荷量,也就是有 C=I*t=A*S=A*h/3600

所以Q可以转换为 Q=96440.4C/mol=96440.4*A*(h/3600)/mol=26789mAh/mol

然后我们就可以计算523三元正极材料的理论克容量了: 523型克容量=(26789mAh/mol)/(96.554g/mol)=277.45mAh/g

以上,就是完整的计算流程,其他的型号各位同学可以自己推导哈,欢迎留言评论哈。

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