锂电制造涉及理论公式一览

锂离子电池制造涉及多个复杂的物理、化学和工程过程，每个工序都依赖于特定的理论公式来指导设计、控制和优化。以下分工序列举关键理论公式：

电极制备工序

1.浆料混合（搅拌）

幂律流体模型（Power-Law Model）：

用途：描述活性物质、导电剂、粘结剂混合浆料的非牛顿流体特性，优化搅拌工艺防止沉降。

粘度控制公式：

用途：通过固含量和添加剂调整浆料粘度，确保涂布均匀性。

2.涂布干燥

干燥动力学模型：

用途：预测溶剂蒸发速率,避免龟裂或结皮。

雷诺数（Reynolds Number）：

用途：判断涂布头狭缝流道内浆料流动状态（层流/湍流），影响涂层厚度均匀性。

3.辊压

孔隙率计算：

用途：控制电极压实密度（通常正极孔隙率20-30%，负极25-35%），平衡离子传输与电子导电性。

压延力模型：

用途：估算辊压机压力,确保电极结构稳定性

电芯设计

1.电极平衡（N/P Ratio）

负极/正极容量比： 

用途：防止锂析出（通常N/P=1.1~1.2），提升安全性。

2.电解液用量

孔隙填充公式：

用途：确保充分浸润，避免干区。

电池组装

注液与浸润 

Washburn渗透模型：

用途：预测电解液毛细渗透速度，优化注液和浸润时间。

化成与老化

SEI膜形成 

Butler-Volmer电化学动力学方程： 

用途：控制首次充电电流,影响SEI膜致密性

Arrhenius老化模型：

用途：量化温度对副反应速率的影响，优化老化温度和时间。

性能测试与建模

1.容量测试

Peukert方程（高倍率放电）：  

用途：修正倍率放电下的实际容量。

2.电化学阻抗谱（EIS） 

等效电路模型（如Randle电路）：  

用途：解析欧姆电阻（Rs）、电荷转移电阻（Rct）、双层电容（Cdl）。

3.寿命预测

容量衰减模型：  

用途：通过加速老化实验预测循环寿命(z为衰减指数）。

关键工序与公式对应表

工序	理论公式	应用目标
❶浆料搅拌	幂律流体模型	控制流变特性,防止沉降
❷涂布干燥	扩散方程、雷诺数	均匀涂层，避免缺陷
❸辊压	孔隙率公式	优化离子/电子传输路径
❹电芯设计	N/P比/电解液填充体积	防止析锂，确保浸润
❺注液	Washburn渗透方程	缩短浸润时间
❻化成	Butler-Volmer方程	形成稳定SEI膜

理解这些公式的物理意义，能针对性解决工艺痛点（如涂布条纹、析锂、循环衰减），推动电池性能与安全性的持续突破。