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摘  要：电池设计前期，根据电池设计参数中箔材厚度，极片层数等，计算内部极片中极耳宽度。通过焦耳定律：Q=I2Rt和R=ρ*（L/S）计算内部极耳过流能力，匹配外部极耳厚度，从而达到提高箔材/内部极耳/外部极耳中过流能力瓶颈，提升电池极耳过流能力

关键词：锂离子电池   极耳过流能力  箔材载流量  内外部极耳载流能力

1.引言

随着动力电池技术的发展，电池在能量密度、功率性能、使用寿命上不断提升，电池极耳载流能力需要与电池设计和电池使用工况合理匹配，才能使得电池性能最优化。根据焦耳定律，当电池工作电流比较大时电池发热严重，如果电池极耳过流能力不足，极耳处会产生大量热量，过多的热量传输到电芯主体导致电池性能发生不可逆化学副反应，从而降低电池使用寿命，甚至出现安全问题[1]。

为了评估锂离子电池极耳过流能力与电芯性能的关系，选择正极为磷酸铁锂，负极为石墨电池，在电池设计初期，需要根据电池设计参数匹配合适的电池内外极耳尺寸，使得电池极耳处温升小于等于电池主体温升，提高电池使用寿命和安全性能[2]，在软包锂离子电池设计初期制定极耳过流能力设计方法提供重要参考依据。

2.实验部分。

根据焦耳定律：Q=I2Rt，R=ρ*（L/S）极耳处热量主要由于电流和内阻决定，电流由车辆工况决定，内阻是由极耳横截面积决定，所以极耳尺寸设计需要匹配电池设计、电池使用工况，降低极耳内阻，提升极耳载流能力，使得极耳处产热小于等于电池主体，提高电池使用寿命，降低电池安全问题[3]。

首先计算电池内部正/负极片箔材内阻（图一）、正/负极片极耳内阻（图一）、电池外露极耳内阻（图二），比较三处内阻瓶颈点。

举例说明：我司某项目中，电池设计参数：正极片宽度80mm，叠片层数44片，正极片铝箔材厚度12μm，外露正极极耳采用铝材质。

3. 结果与讨论。

将极耳作为输出导线，依据电力工程上导线载流量计算，正极耳铝金属金属导体截面和载流量关系：（横截面积/平方毫米）铝载流量/A=7.5；（根据我司设备及工程制备能力，极片宽度80mm，极片上极耳宽度最大值为70mm）

通过对比上面数据，可以发现，极片中正极耳宽度/极片宽度比例由63%提高到81%→88%，载流能力提升19%和25%，电池在使用过程中。对比例1和对比例2均满足极耳处温度低于电池主体温度，实施例极耳处温度高于电池主体温度5℃以上，不满足产品设计需求。通过对比可以看出，正极片中极耳宽度设计在极片宽度的80-90%比例范围，极耳载流能力最优；外露极耳载流能力与内部极耳载流能力对比发现，外露极耳厚度为0.5mm时，外露极耳载流能力是内部极耳载流能力的95%-110%区间，内外极耳载流能力基本一致。所以为了提升极耳过流能力，选择合适厚度极耳，使得内外极耳载流能力基本一致。

负极片的极耳宽度和外露负极耳厚度计算方法同理，只需要将铝载流量7.5A/平方毫米变更为11.25A/平方毫米即可，同理可以发现，如果箔材材质与外露极耳材质不同时，载流能力不仅与该金属载流量有关，还与该金属的电阻率相关，载流量与金属电阻率呈反比。

结论

①箔材载流量=极片层数*箔材厚度*极片宽度*单位箔材载流量外露极耳厚度=内部极耳载流量*C1/（单位箔材载流量*极耳宽度）

②计算内部极耳和外部极耳载流能力时，如金属电阻率不同，载流量与电阻率呈反比。

参考文献：

[1]戴增实。卷绕式铅酸蓄电池极耳的设计及探索[J]. 蓄电池，2017，54（6）：2-4.

[2]李光要，赵凤娟，张树国，杜晨树等。锂离子电池铝极耳转镍后的热行为研究[J].电源技术，2022，46（4）： 1-3

[3]朱卓娅，程剑平。魏同立。锂电池管理芯片的过流保护功能设计及实现[J].电路与系统学报，2006，2（1）： 2-3