天津力神、国轩高科等团队基本实现了300Wh/kg动力电池的研发。 此外，还有大量单位开展相关开发研究工作。

软包装锂离子电池的组成通常包括正极、负极、隔膜、电解液以及其他必要的辅助材料，如极耳、胶带、铝塑等。 根据讨论的需要，本文作者将软包锂离子电池中的物质分为两类：极片单元的组合和非供能材料。 极片单元是指一个正极加一个负极，所有的正极和负极可以看成是由若干个极片单元组成的极片单元的组合； 非贡献能量物质是指除极片单元组合之外的所有其他物质，如隔膜、电解质、极耳、铝塑、保护胶带和端子。 胶带等。对于常见的LiMO 2（M = Co、Ni和Ni-Co-Mn等）/碳系锂离子电池，极片单元的组合决定了电池的容量和能量。

目前，为实现300Wh/kg电池质量比能量的目标，主要方法包括：

(1)选择高容量材料体系，正极采用高镍三元，负极采用硅碳；

（2）设计高压电解液，提高充电截止电压；

(3)优化正负极浆料配方，提高电极中活性物质的比例；

(4)使用较薄的铜箔和铝箔，降低集电体的比重；

(5)增加正负极的涂敷量，提高电极中活性物质的比例；

(6)控制电解液的用量，减少电解液的用量，提高锂离子电池的比能量；

(7)优化电池结构，降低极耳和包材在电池中的比例。

在圆柱形、方形硬壳和软包叠片三种电池形式中，软包电池具有设计灵活、重量轻、内阻低、不易爆炸、循环次数多、比能量小等特点。电池的性能也很出色。 因此，叠层软包动力锂离子电池是目前研究的热点。 在叠层软包动力锂离子电池模型设计过程中，主要变量可分为以下六个方面。 前三个可以认为是由电化学系统的水平和设计规则决定的，后三个通常是模型设计。 感兴趣的变量。

（一）正负极材料及配方；

(2)正负极的压实密度；

(3)负极容量(N)与正极容量(P)之比(N/P)；

（4）极片单元数（等于正极极片数）；

(5)正极涂敷量（在N/P确定的基础上，先确定正极涂敷量，再确定负极涂敷量）；

(6)单个正极的单面面积（由正极的长宽决定，正极长宽确定时，负极的尺寸也确定，可以确定单元格的大小）。

一、根据文献[1]，极片单元数、正极涂敷量和单片正极单面面积对比能量和能量密度的影响讨论电池。 电池的比能量（ES）可由式（1）表示。

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式(1)中： x为电池所含正极数； y为正极的涂敷量，kg/m2； z为单个正极的单面面积，m2； x∈N*, y > 0, z > 0; e(y,z)为极片单元所能贡献的能量，Wh，计算公式如式(2)所示。

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式(2)中： DAV为平均放电电压，V； PC为正极活性物质的质量与正极活性物质加上导电剂和粘合剂的总质量之比，%； SCC为正极活性物质的比容量，Ah/kg； m(y,z)为极片单元的质量，kg，计算公式如式(3)所示。

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式（3）中：KCT为单片正极总面积（涂敷面积与极耳箔面积之和）与单片正极单面面积之比，为大于 1； TA3——铝集流体的厚度，m； ρAl——铝集流体的密度，kg/m1； KA为每个负极的总面积与单个正极的单面面积之比，大于3； TCu 为铜集流体的厚度，m； ρCu 是铜集流体。 密度，公斤/立方米； N/P为负极容量与正极容量之比； PA为负极活性物质质量与负极活性物质加上导电剂和粘合剂的总质量之比，%； SCA为负极活性物质容量之比，Ah/kg。 M(x,y,z)为非供能物质的质量，kg，计算公式如式(4)所示

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式(4)中： kAP为铝塑面积与单个正极单面面积之比，大于1； SDAP——铝塑的面密度，kg/m2； mTab是正负极的总质量，从中可以看出是一个常数； mTape 是胶带的总质量，可以看成是一个常数； kS为隔膜总面积与正极片总面积之比，大于1； SDS为隔板的面密度，kg/m2； kE是电解液的质量与电池容量的比值，系数为正数。 据此，可以得出结论，x、y、z任意一个因素的增加都会增加电池的比能量。

为了研究极片单元数、正极的涂敷量和单个正极的单面面积对电池比能量和能量密度的影响的意义，一种电化学系统和设计规则（即确定电极材料和配方、压实密度和N/P等），然后正交组合极片单元数量、磁极片数量等三个因素的每一级正极涂层，以及单片正极的单面面积，对比某组确定的电极材料，并根据计算出的电池比能量和能量密度进行Range分析公式、压实密度和 N/P。 正交设计计算结果如表1所示。正交设计结果采用极差法分析，结果如图1所示。电池的比能量和能量密度随着极片单元数量的增加而单调增加、正极涂敷量、单片正极的单面面积。 在极片单元数、正极涂敷量、单个正极的单面面积这三个因素中，正极涂敷量对电极比能量的影响最为显着。电池; 在单面面积的三个因素中，单片正极的单面面积对电池能量密度的影响最为显着。

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从图1a可以看出，电池的比能量随着极片单元数、正极镀层量、单片正极单面面积的增加而单调增加，验证了该公式的正确性前一部分的理论分析； 影响电池比能量的最显着因素是正极涂层量。 从图1b可以看出，电池的能量密度随着极片单元数、正极涂敷量、单个正极单面面积的增加而单调增加，也验证了正确性以前的理论分析； 影响电池能量密度最显着的因素是单片正极的单面面积。 根据以上分析，为了提高电池的比能量，尽可能增加正极涂敷量是关键。 确定可接受的正极涂布量上限后，调整剩余因子水平，达到客户要求； 对于电池的能量密度来说，尽可能增加单片正极的单面面积是关键。 确定单片正极单面面积可接受的上限后，调整剩余因子水平以满足客户要求。

据此可以得出，电池的比能量和能量密度随着极片单元数量、正极涂敷量、单个正极单面面积的增加而单调增加。 在极片单元数、正极包覆量、单个正极单面面积三个因素中，正极包覆量对电池比能量的影响为最重要的； 在单面面积的三个因素中，单片正极的单面面积对电池能量密度的影响最为显着。

然后，根据文献[2]，讨论了在确定的材料体系和加工工艺下，只要求电池容量，不要求电池尺寸等性能指标的情况下，如何将电池质量降到最低。等级。 以正极板数量和正极板长宽比为自变量的电池质量计算如式（5）所示。

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式(5)中，M(x,y)为电池总质量； x 为电池中正极板的数量； y为正极板的纵横比（其值等于宽度除以长度，如图2所示）； k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7为系数，其值由与电池容量、材料体系和加工工艺水平相关的26个参数确定，见表2。表2中的参数确定后，每个系数然后确定26个参数与k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7的关系很简单，但是推导过程很繁琐。 通过数学推导公告（5），通过调整正极板的数量和正极板的纵横比，可以得到模型设计所能达到的最低电池质量。

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图2 叠层电池长宽示意图

表2 叠层电池设计参数

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表2中具体数值为50.3Ah容量电池的实际参数值。 相关参数确定k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7分别为0.041、0.680、0.619、13.953、8.261、639.554、921.609。 ，x为21，y为1.97006（正极宽度为329亿，长度为167毫米）。 优化后，正极数为51时，电池质量最小。