锂离子电池的理论容量是如何计算出来的？

本文探讨锂离子电池理论容量的计算原理与方法。

锂离子电池充放电过程中，正负极活性物质发生锂离子嵌入与脱嵌反应，而电解质等材料不参与消耗，这意味着电池容量主要取决于正负极活性物质的锂离子嵌入与脱嵌能力。

石墨负极每摩尔碳最多嵌入1/6摩尔锂离子。依据法拉第第一定律，电量Q与电流I及参与反应物质的当量n成正比关系，即Q = n × F，其中F为法拉第常数，约96,485库伦/摩尔。

法拉第定律表明电荷转移与化学反应之间存在定量关系，可用于计算电解过程中转移的电量。对于石墨负极，理论比容量为1340 C/g，实际使用中考虑到锂损耗和SEI膜形成，比容量约为300~345 mA·h/g。

正极材料容量取决于锂离子嵌入与脱嵌量。LiCoO2每摩尔最多嵌入1 mol锂离子，理论比容量为985.95 C/g，实际使用中考虑到晶体稳定性维持，比容量约为137~164 mA·h/g。磷酸铁锂材料理论比容量为611.44 C/g，实际比容量为169.8 mA·h/g。

综上所述，锂离子电池理论容量通过正负极材料的锂离子嵌入与脱嵌能力计算得出，实际使用中需考虑材料特性与性能限制。