电池的设计涉及众多元素，包括材料特性、结构配置以及性能指标等，如图示1所示。设计过程中需全面考虑活性材料、导电剂、粘结剂、隔膜、溶剂及电解液等材料的化学和物理属性。电极结构、电池组装及封装方式亦为设计关键环节。这一切均旨在确保电池满足能量密度、功率密度、循环寿命及安全性等性能指标。随着技术和市场需求的演变，电池设计持续优化，其过程日趋复杂多变。
在电池制造企业中，各厂均拥有其专用的电池设计工具。如小规模生产商或科研人员常使用EXCEL来设定电池参数。此过程中涉及众多基础计算公式，它们是优化电池性能的关键。现将部分常用的电池设计计算公式分享如下：
电池质量计算
电池总质量m由各组件质量相加得出，具体公式为：
m电池质量 = Σ(m组件) = m负极极片 + m正极极片 + m隔膜 + m电解液 + m其他电池部件
其中，负极极片和正极极片的质量分别由负极集流体、负极涂层材料和正极集流体、正极涂层材料的质（m）和量（n）的乘积累加计算得出。电解液和隔膜的体积及密度亦参与计算。
关于电解液的体积计算，它基于涂层孔隙率ε进行计算，而涂层混合物的真密度可经裁切一定面积的极片样品，测量其厚度和质量后计算得出。活性材料、导电剂和粘结剂等组分的体积分数亦可计算得出。
电池能量与性能参数计算
电池的能量密度和容量等性能参数的计算基于活性材料的理论克容量、实际克容量、涂层面容量以及电池额定电压等因素。还需考虑电极材料的开路电势与锂化/脱锂化状态的函数关系、电解液的电导率和导电盐的扩散系数等电化学参数。几何和组成参数如电池单元的物理尺寸、隔膜的尺寸和数量等也是评估电池性能的重要输入参数。
实际电池设计流程
在实际的电池设计过程中，以叠片电池为例，需根据正负极的容量匹配计算涂层厚度及极片数量。电芯的厚度包括所有正负极极片和隔膜的厚度之和。正极或负极极片的宽度和高根据盈余设计值进行计算。整个设计过程需综合考虑多种因素，确保电池的性能和安全性。
评估电池性能的必要参数
在评估电池性能时，需关注材料特性参数、电化学参数、几何和组成参数以及操作条件参数等多个方面。这些参数的准确性和合理性直接影响到电池的性能表现和使用寿命。