天津力神、國軒高科等團隊基本實現了300Wh/kg動力電池的研發。 此外，還有大量單位開展相關開發研究工作。

軟包裝鋰離子電池的組成通常包括正極、負極、隔膜、電解液以及其他必要的輔助材料，如極耳、膠帶、鋁塑等。 根據討論的需要，本文作者將軟包鋰離子電池中的物質分為兩類：極片單元的組合和非供能材料。 極片單元是指一個正極加一個負極，所有的正極和負極可以看成是由若干個極片單元組成的極片單元的組合； 非貢獻能量物質是指除極片單元組合之外的所有其他物質，如隔膜、電解質、極耳、鋁塑、保護膠帶和端子。 膠帶等。對於常見的LiMO 2（M = Co、Ni和Ni-Co-Mn等）/碳系鋰離子電池，極片單元的組合決定了電池的容量和能量。

目前，為實現300Wh/kg電池質量比能量的目標，主要方法包括：

(1)選擇高容量材料體系，正極採用高鎳三元，負極採用矽碳；

（2）設計高壓電解液，提高充電截止電壓；

(3)優化正負極漿料配方，提高電極中活性物質的比例；

(4)使用較薄的銅箔和鋁箔，降低集電體的比重；

(5)增加正負極的塗敷量，提高電極中活性物質的比例；

(6)控制電解液的用量，減少電解液的用量，提高鋰離子電池的比能量；

(7)優化電池結構，降低極耳和包材在電池中的比例。

在圓柱形、方形硬殼和軟包疊片三種電池形式中，軟包電池具有設計靈活、重量輕、內阻低、不易爆炸、循環次數多、比能量小等特點。電池的性能也很出色。 因此，疊層軟包動力鋰離子電池是目前研究的熱點。 在疊層軟包動力鋰離子電池模型設計過程中，主要變量可分為以下六個方面。 前三個可以認為是由電化學系統的水平和設計規則決定的，後三個通常是模型設計。 感興趣的變量。

（一）正負極材料及配方；

(2)正負極的壓實密度；

(3)負極容量(N)與正極容量(P)之比(N/P)；

（4）極片單元數（等於正極極片數）；

（5）正極塗敷量（在N/P確定的基礎上，先確定正極塗敷量，再確定負極塗敷量）；

(6)單個正極的單面面積（由正極的長寬決定，正極長寬確定時，負極的尺寸也確定，可以確定單元格的大小）。

一、根據文獻[1]，極片單元數、正極塗敷量和單片正極單面面積對比能量和能量密度的影響討論電池。 電池的比能量（ES）可由式（1）表示。

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式(1)中： x為電池所含正極數； y為正極的塗敷量，kg/m2； z為單個正極的單面面積，m2； x∈N*, y > 0, z > 0; e(y,z)為極片單元所能貢獻的能量，Wh，計算公式如式(2)所示。

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式(2)中： DAV為平均放電電壓，V； PC為正極活性物質的質量與正極活性物質加上導電劑和粘合劑的總質量之比，%； SCC為正極活性物質的比容量，Ah/kg； m(y,z)為極片單元的質量，kg，計算公式如式(3)所示。

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式（3）中：KCT為單片正極總面積（塗敷面積與極耳箔面積之和）與單片正極單面面積之比，為大於 1； TA3——鋁集流體的厚度，m； ρAl——鋁集流體的密度，kg/m1； KA為每個負極的總面積與單個正極的單面面積之比，大於3； TCu 為銅集流體的厚度，m； ρCu 是銅集流體。 密度，公斤/立方米； N/P為負極容量與正極容量之比； PA為負極活性物質質量與負極活性物質加上導電劑和粘合劑的總質量之比，%； SCA為負極活性物質容量之比，Ah/kg。 M(x,y,z)為非供能物質的質量，kg，計算公式如式(4)所示

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式(4)中： kAP為鋁塑面積與單個正極單面面積之比，大於1； SDAP——鋁塑的面密度，kg/m2； mTab是正負極的總質量，從中可以看出是一個常數； mTape 是膠帶的總質量，可以看成是一個常數； kS為隔膜總面積與正極片總面積之比，大於1； SDS為隔板的面密度，kg/m2； kE是電解液的質量與電池容量的比值，係數為正數。 據此，可以得出結論，x、y、z任意一個因素的增加都會增加電池的比能量。

為了研究極片單元數、正極的塗敷量和單個正極的單面面積對電池比能量和能量密度的影響的意義，一種電化學系統和設計規則（即確定電極材料和配方、壓實密度和N/P等），然後正交組合磁極片單元數、磁極片數量等三個因素的每一級正極塗層，和單片正極的單面面積，比較某組確定的電極材料，並根據計算出的電池比能量和能量密度進行Range分析公式、壓實密度和 N/P。 正交設計計算結果如表1所示。正交設計結果採用極差法分析，結果如圖1所示。電池的比能量和能量密度隨著極片單元數的增加而單調增加、正極塗敷量、單片正極的單面面積。 在極片單元數、正極塗敷量、單個正極的單面面積這三個因素中，正極塗敷量對電極比能量的影響最為顯著。電池; 在單面面積的三個因素中，單片正極的單面面積對電池能量密度的影響最為顯著。

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從圖1a可以看出，電池的比能量隨著極片單元數、正極鍍層量、單片正極單面面積的增加而單調增加，驗證了該公式的正確性前一部分的理論分析； 影響電池比能量的最顯著因素是正極塗層量。 從圖1b可以看出，電池的能量密度隨著極片單元數、正極塗敷量、單個正極單面面積的增加而單調增加，也驗證了正確性以前的理論分析； 影響電池能量密度最顯著的因素是單片正極的單面面積。 根據以上分析，為了提高電池的比能量，盡可能增加正極塗敷量是關鍵。 確定可接受的正極塗佈量上限後，調整剩餘因子水平，達到客戶要求； 對於電池的能量密度來說，盡可能增加單片正極的單面面積是關鍵。 確定單片正極單面面積可接受的上限後，調整剩餘因子水平以滿足客戶要求。

據此可以得出，電池的比能量和能量密度隨著極片單元數量、正極塗敷量、單個正極單面面積的增加而單調增加。 在極片單元數、正極包覆量、單個正極單面面積三個因素中，正極包覆量對電池比能量的影響為最重要的； 在單面面積的三個因素中，單片正極的單面面積對電池能量密度的影響最為顯著。

然後，根據文獻[2]，討論在確定的材料體系和加工工藝下，只要求電池容量，不要求電池尺寸等性能指標的情況下，如何將電池的質量降到最低。等級。 以正極板數量和正極板長寬比為自變量的電池質量計算如式（5）所示。

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式(5)中，M(x,y)為電池總質量； x 為電池中正極板的數量； y為正極板的縱橫比（其值等於寬度除以長度，如圖2所示）； k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7為係數，其值由與電池容量、材料體系和加工工藝水平相關的26個參數確定，見表2。表2中的參數確定後，每個係數然後確定26個參數與k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7的關係很簡單，但是推導過程很繁瑣。 通過數學推導公告（5），通過調整正極板的數量和正極板的縱橫比，可以得到模型設計所能達到的最低電池質量。

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圖2 疊層電池長寬示意圖

表2 疊層電池設計參數

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表2中具體數值為50.3Ah容量電池的實際參數值。 相關參數確定k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7分別為0.041、0.680、0.619、13.953、8.261、639.554、921.609。 ，x為21，y為1.97006（正極寬度為329億，長度為167毫米）。 優化後，正極數為51時，電池質量最小。