方形电芯重要设计参数-裙裕度
在铝壳电芯中我们经常会讨论电芯的循环寿命，安全性能，能量密度等等。这些关联因素有很多，但本文我们重点讲下铝壳电芯的“裙裕度”（对电芯的长期可靠性和安全性有着深远影响却又被容易忽视）。
一.裙裕度概念解析
铝壳电芯裙裕度是指铝壳内部预留的空间与电芯实际尺寸之间的差值。裙裕度通常以电芯直径（或宽度）与铝壳内径（或宽度）的差值来衡量，即裙裕度=钢壳内径-电芯直径。通俗来说就是：卷芯或叠片极组与铝壳内壁之间的预留空间。裙裕度设计一般在90%-95%之间。
二.裙裕度的设计考量
容纳体积膨胀：电芯在充放电过程中，锂离子在负极的嵌入/脱嵌会导致活性材料体积变化，如负极石墨，在充满电时的膨胀可以达到18%-22%。硅基材料满嵌后膨胀会更高。
电解液的留存与浸润：卷芯与铝壳之间的预留空间为电解液的存储提供的落脚点，从而确保长期循环中电解液的补充能力。
热传导界面考虑：裙裕度的大小影响着电芯的极组与壳体之间的热传导。过大过小都不好，下面内容我们会提及。
三.硬壳电芯裙裕度过高的影响
裙裕度过高，即设计过于紧凑
- 裙裕度过高，内部空间预留不足，会导致壳体承受持续极卷的膨胀挤压应力，长期使用易引发壳体变形、密封失效，存在漏液风险。
- 相应的，极组电芯也会受到壳体的不断挤压，极片/隔膜受力损伤，加剧内部微短路隐患，降低电芯安全与循环寿命。
- 内部空间不足，无法储存更多的电解液。电芯因此可能会浸润不足，析锂风险增加。同时后期循环过程中，没有足够的电解液补充还会造成循环恶化与析锂，严重甚至会引起电芯热失控。
- 极组在入壳时困难，极耳也可能因刮擦而损伤。电芯总体厚度可能会超厚，导致模组端等配组优率降低。
四.硬壳电芯裙裕度过低的影响
裙裕度过低即设计过于宽松
- 能量密度的损失，空间利用率低，同等壳体尺寸下容量密度偏低。同时体积能量密度也会下降。
- 机械稳定性受损，极组在壳体内过于宽松，移动时极易导致极耳弯折疲劳、焊接处开裂。且极组与顶盖位置的相对位移增加，影响后续的焊接长期可靠性。
- 电芯受外力冲击时，电芯内部缓冲余量不足，裸电芯易受撞击破损破裂，安全防护性能等级严重下降。
- 热性能下降，空气是热的不良导体，过大间隙降会低散热效率。
- 制造成本的增加，壳体大，电解液用量增加。
小结：裙裕度的设计受多个因素的制约，比如极片的特性，生产工艺的精度，钢壳的特性等等。裙裕度没有“绝对值”，在不同的应用领域与体系上也会有所变动，因此裙裕度设计本质上是在多重矛盾中寻找最优平衡点。