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锂電池設計幹貨1000字詳解-----------N/P比

N/P比的定義

在電池容量設計中，一個重要的标準就是負極必須比正極具有更大的可逆容量。盡管負極容量更小時，電池可能有有一些優勢，比如電池容量大，但是，充電過程中可能會出現锂在負極表面沉積産生枝晶導緻安全問題。所謂的N/P比其實也有另外一種說法叫CB（cell Balance）

計算方法為N/P=單位面積負極容量/單位面積正極容量。

影響N/P比的因素

正常情況下N/P比由以下條件決定：

1、活性材料的首次效率

2、塗布精度

3、正負極循環的衰減速率

N/P比對倍率性能的影響

為了研究正負極匹配與電解液與電池倍率性能的影響，保持正極活性物質不變，選取負極/正極N/P=0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8 進行組裝電池，由下圖可見按照0.2C電流放電，正負極容量分别為421mAh，444mAh，454mAh，479mAh，502mAh，明顯當N/P=0.8時，容量最低，N/P=1.8時，容量最高。但是N/P=0.8時，放電電壓平台最高。

繼續按照實驗設計當逐漸提高放電倍率，對電池進行1C，3C和5C放電

倍率為1C時明顯當N/P=0.8時，容量最低，N/P=1.6時，容量最高。但是N/P=0.8，放電電壓平台最高。

倍率為3C時明顯當N/P=0.8時，容量最低，N/P=1.6時，容量最高。但是N/P=1.2，放電電壓平台最高。

倍率為5C時明顯當N/P=0.8時，容量最低，N/P=1.6時，容量最高。但是當N/P=1.2，電池也具有較高的容量，放電電壓平台最高。

綜上可知，當随着放電倍率的升高，電化學極化越來越大，放電電壓平台降低，在較高的放電倍率下，N/P比=1.2時候電壓平台最高，同時也具有較高的容量。

N/P比對電池循環性能的影響

同樣也是選取不同N/P比=1.0,1.2,1.4,1.6,1.8 經過125次1C/1C循環後電池的容量保持率如下圖所示，明顯當N/P=1.0容量保持率最低，當N/P=1.8容量保持率最高，容量保持率随着N/P比的增大而增大。

N/P比對電池阻抗的影響

按照實驗進行N/P比=0.8,1.2,1.6,1.8時候，電池SOC=50%，組裝電池測試電池的EIS如下所示

由圖可知，當N/P比=0.8時，小半圓的半徑最大，N/P比=1.6時候小半圓半徑最小，從小到大排列順序為：R0.8＞R1.0＞R1.8＞R1.2＞R1.6 說明在保持正極容量不變的情況下，随着負極容量的增加，電極表面SEI膜阻抗先減小後增大，當N/P比=1.2和1.6的時候R最小。

個人認為NP比從實際生産，電池倍率，電池循環，電池安全，電池阻抗綜合看來NP比值選取在1.1~1.5之間是最切合實際的電芯設計參數，但是由于電池材料體系比較複雜，又有着各種複雜的運用方式，以理論與實際經驗相結合才能設計出最好的中國芯！