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这里主要是以锂亚硫酰氯圆柱碳包结构的电池ER14505为参考进行设计的，其他锂电池的设计也可以参考此方法进行初步设计，设计完成后，需要通过相应的工艺，实际的物料及相关试验结果来调整达到最优设计。如下的理论计算过程仅仅适用于确定了试验工艺后，试验前物料的选择计算。
一．设计电池的性能参数：
型号：ER14505 容量：2600mAh, 设计的工作电流：1mA, 工作温度：-55-85度。
二：材料的选择（计算前选择，根据计算的合理性后面还可以调整）
1. 锂带：
选用纯度：99.9%，厚度：1.0mm；
2. 乙炔黑：
黑的性质，选用纯度高，吸液率高等，电阻率低，粒径：35-45nm的乙炔黑；
3. 铜粉：
高纯度的电解铜粉，粒径：-200目；
4. 聚四氟乙烯
分散性好，粘度较低的60%的聚四氟乙烯乳液；
5. 无水乙醇
分析纯试剂；
6. 玻纤隔膜
边膜厚度：T0.18 底膜和边膜：T2.0，根据颗粒碳包的特性，底膜和边膜均选择厚度厚一些 ；
7. 电解液
选择1.2mol/L的LiAlCl4的SOCl2溶液，充入质量分数为6%的SO2气体作为电解液。（计算时，这些值为电解液经过提纯后的技术指标，不含杂质，不含水）；
8. 正极配方：
乙炔黑：铜粉：PTFE（60%的乳液）=82：8：10，再加入5倍质量正极配方粉的乙醇 ；
9. 盖帽组和钢壳的尺寸：
三、参数定义：
Z：厚度； H ：高度； V:体积； W:宽度； L：长度； ￠：质量百分含量；
S：面积； R:半径； P:密度； K:系数； D：直径； E:纯度；
四、计算过程：
1．电池壳内有效体积的计算
1.1电池壳体内截面积： S内截面积=∏R壳内2=1.431(cm2)。
1.2电池壳内部的有效高度（并不包括隔膜的厚度）：
H有效=H壳-H底高-H盖-Z壳=44.5mm
1.3电池壳有效的体积（电池壳内能够容纳电池材料的体积）：
V空腔有效=H有效×S内截面积=6.368cm3
2.电池内部材料的选择和计算
根据现有的电池的特性，设计容量仍然为2600mAh, 设过剩容量为1.02，CL(LiSOCl2) =0.4165Ah/ cm3，
电池的有效体积实际比容量确定
C锂= V空腔有效*CL(LiSOCl2)
C锂=2.652Ah
CL(LiSOCl2) ：电池的有效体积实际比容量
很明显，C锂＞C设计
1. 电池负极容量及尺寸的选定：
1.1金属锂的含量为：
M锂= C锂/C锂的克当量=0.687g
1.2金属锂的体积为：
V锂带= M锂/（E锂*P锂）
V锂带=1.288 cm3
1.3金属锂的宽度确定（电池壳内圆周周长）：
当Z锂=0.1mm：
W锂=3.14*(13.5-2Z锂)/10=3.611 cm,
取整数：3.7cm
1.4金属锂的长度为：
V锂带=L锂*W锂*Z锂
L=3.48cm
因为锂带的长度与碳包的高度设计相等，H有效-H碳包=4.45-3.48-2Z隔膜=0.93cm, 考虑颗粒碳包可能易松散，钢壳内有效高度与碳包之间的间隙＜0.6mm（如果试验中，确实这个值没影响，到时候再实际调整）
调整Z锂=0.9mm:
则计算得到：W锂=3.67cm, 取整，W锂=3.7 cm ，
L锂=3.87mm，取整，L锂=3.9mm
计算满足要求
则锂带的体积调整为：V锂带=1.2987 cm3
M锂= 0.693g(有效金属锂的重量)
CL(LiSOCl2) =0.420Ah/ cm3
C锂=2.675Ah
2. 电解液的体积确定
V液= C锂*K液/（Q正*￠socl2液* P液）
Q正 =0.45(SOCL2的化学当量)， P液=1.651（加入SO2的1.2mol/l电解液的密度）
K液：经验值 0.98.
根据电解液的配比计算得到SOCL2在电解液中的质量百分数：
￠socl2液= 1000*P socl2* M socl2/( 1.2*M LiAlCl4 +1*P socl2* M socl2)*(1+6%)
=83.87%
得到：V液=4.21cm3
五、正极设计
碳包的尺寸确定
根据最合理的设计，锂带的长度=H碳包=39mm,
颗粒碳包的直径为：钢壳的内直径-3*Z隔膜-2* Z锂带=11.16mm,
V碳包外形体积=3.81cm3
正极的组分用量和体积
聚四氟乙烯的密度在20°为：2.15g/ cm3，60%的聚四氟乙烯的密度在20°为：1.48 g/ cm3，乙炔黑的密度为：1.95 g/ cm3， -200目的铜粉的密度为：1.8 g/ cm3。
乙炔黑
重量为：M碳= M锂*K正
K正：0.807（经验值）
M碳=0.559 g
实际体积：
V实际乙炔黑= M乙炔黑/P碳
V实际乙炔黑=0.559/1.95
V实际乙炔黑=0.287 cm3
聚四氟乙烯
重量：根据正极配方的配比计算
MPTFE= M碳*10/82*P（60%PTFE）*60%=0.061g
实际体积： V实际PTFE= MPTFE/PPTFE=0.0282 cm3
-200目铜粉
重量：根据正极配方的配比计算
M铜粉= M碳*8/82=0.0545g
实际体积：V铜粉= M铜粉/P铜粉=0.0303cm3
正极理论孔隙率的计算
V孔锂= M锂*K孔锂
K孔锂= 3.511（化学反应理论计算得到）
V孔锂=0.693*3.511=2.433 cm3
集流柱在碳包内的体积：
H碳包内：集流柱在碳包内的高度大小
V集流体碳包内=∏*R集流柱2* H碳包内
V集流体碳包内=3.14*0.1*0.1*（H碳包-H底空）
V集流体碳包内=0.114 cm3
碳包的实际总体积：
V实际碳包总= V实际碳+V实际PTFE+V集流柱+ V铜粉
V实际碳包总=0.4595cm3
碳包的总体积
V总=V实际碳包总+V孔锂=2.8925 cm3
颗粒碳包的堆密度计算
Z颗粒碳包= V总/ V碳包外形体积=0.76，接近球形颗粒最紧密的排列方式（0.74），需要稍微加压就能够实现。
六、隔膜尺寸选择和计算
边膜的选择和计算
边膜的宽度确定
W边=3.14*(13.5-2*Z锂- Z隔膜*3)+10（留有10mm折边）
W边=45.04mm，取整， W边=46mm
边膜高度的确定
W高=H有效-1mm=44.5-1=43.5,取43mm（比盖组低1mm）
顶膜的选择和计算
D顶膜=D碳包+8=13.5-2*Z锂- Z隔膜*3+8=19.16(压盖后留有4mm的折边)，取20mm.
隔膜总体积
V隔膜总= V边膜+V底膜+V顶膜
V隔膜总=0.482 cm3
电池隔膜的实际体积：
V隔膜实= V隔膜总*（1-W隔膜孔隙率）
玻璃纤维的W隔膜孔隙率为：91.63%
V隔膜实=0.04cm3
七、集流柱在钢壳内的有效体积：
V集流体总=∏*R集流柱2* H有效
V集流体总=0.131cm3
八、电池内部的材料总体积
V总实=V碳包实+V隔膜实+V集流柱实+V电解液+V锂带
=5.985 cm3
九、体积间隙核算：
V间/ V空腔有效=(6.368-5.985)/6.368=6.01%, 体积间隙过小，
从设计看，调整电解液的配比来实现比较合适：设计电解液冲入5%的SO2，且 LiAlCl4调整为1.15mol/L则：
根据电解液的配比计算得到SOCL2在电解液中的质量百分数：
￠socl2液= 1000*P socl2* M socl2/( 1.15*M LiAlCl4 +1*P socl2* M socl2)*(1+5%)
=85.1%
代入到V液= C锂*K液/（Q正*￠socl2液* P液）
V液=4.11cm3
则电池内部V总实=5.885 cm3：
体积间隙核算：
V间/ V空腔有效=(6.368-5.885)/6.368=7.58%
在体积间隙7%-10%的范围内，可以达到设计要求
十、验证受热膨胀满间隙体积的温度：
T涨满=P20*V间*[(V间+V液）*K热]+20
P20=1.705（查表所得），K热=0.00175g/°. cm3
T涨满=1.705*（6.368-5.885）/(（6.368-5.885）+4.11)*0.00175)+20
T涨满=123°
由计算可知，设计的温度为-50°到+85°，可满足设计的要求。
十一、经过计算调整后具体的材料清单如下：
| 物料名称 | 规格 | 单耗 | 单位 | 备注 |
| ER14505半成品 | 1 | pcs | ||
| 盖组 | ER14505 | 1 | pcs | 选用大众尺寸（图1） |
| 钢壳 | ER14505 | 1 | pcs | 选用大众尺寸（图2） |
| 封口钢钉 | —— | 1 | pcs | 大小待定（长度不超过2.0mm），不影响计算过程 |
| 锂带 | 0.9*37*39mm | 0.693 | g | |
| 不锈钢网 | —— | 1 | pcs | 待定（体积小计算时暂时忽略） |
| 颗粒碳包 | 粒径大小：0.5-3.0mm | 1 | pcs | 粒径大小范围:0.5-3.0mm,这个值根据颗粒的堆积，碳包反应及造粒工艺而自定的。 |
| 乙炔黑 | 35-45nm | 0.559 | g | |
| 铜粉 | 分析纯200目 | 0.0545 | g | |
| 聚四氟乙烯乳液 | 60%PTFE | 0.0461 | ml | |
| 无水乙醇 | 分析纯 | 4.53 | ml | |
| 玻璃纤维隔膜（边膜） | 厚0.18*46*43mm | 1 | pcs | |
| 玻璃纤维隔膜（底膜） | 厚0.2*φ20 | 1 | pcs | |
| 玻璃纤维隔膜（顶膜） | 厚0.2*φ20 | 1 | pcs | |
| 电液 | 4.11 | ml | ||
| 亚硫酰氯 | >99.6% | 5.80 | g | |
| 四氯铝酸锂 | 分析纯 | 0.67 | g | |
| 二氧化硫 | >99.9% | 0.34 | g |
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