備注：本文原發布于電池論壇，但現在電池論壇已徹底關閉，現轉載至微信公眾號，供感興趣的朋友學習。文章內容直接復制當年的原稿，未做改動。
? ? ? ?上篇文武提到了長度和寬度的設計，此兩點屬于電芯設計中難度偏小一些的，那么下篇就來講一講難度更大的厚度、容量設計。
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? ? ? ?四個維度中，將厚度算準乃為設計的關鍵。
? ? ? ?隨著卷芯極耳中心距的變化、極耳寬度的變化、膠帶寬度的變化、卷芯寬度的變化、卷繞收尾位置的變化等等，同一卷繞結構下的卷芯各位置厚度分布的情況也是變化萬千。用同一個方式計算卷芯的厚度，認為不論極耳中心距是多少、膠帶寬度是多少、收尾在哪里，同一個位置的物料疊加層數一定是一樣的，那么所得到的結果一定是不準確的。
? ? ? ?在電芯的設計中，厚度的余量往往只有0.1~0.2mm左右，而假使設計表的算法較為粗糙，無法根據卷芯結構的分布來按不同情況計算卷芯的厚度，那么很可能你設計的厚度誤差都不只+/-0.1mm。從而無非得到兩種結果：你設計的薄了，這樣的話會造成產品莫名其妙的超厚；你設計的厚了，這樣的話會造成別人能做的東西你做不了。不論是哪一種情況，其代價都是巨大的。準確的方法則是在設計時必須識別出卷芯有哪幾個潛在的最厚點，每一個最厚點在此設計下，厚度究竟如何，如果發現某一個點的厚度要明顯高于其他點，又該如何調整設計。為了達到這一目的，有以下三種途徑。
? ? ? ?規避厚度設計不準的初始方法是“畫圖”。初步設計完成之后，自己畫出卷芯切面圖，然后通過查數、手工計算出最厚的點，并以此為依據進行面密度、卷芯結構等的調整。這樣做的話準確度是很高的，但是效率比較低。不過對于難度很大、重要度很高的型號而言，的確是有必要進行畫圖的。
? ? ? ?下一種方法就是“修正”。這也是文武目前可以達到的程度。首先計算出卷芯結構中那些“基本不會發生變化的材料所疊加后的厚度”，例如你卷繞十層，那起碼九層材料和18層隔膜是不論怎么調整都一定要算入厚度里面的；然后列出可能會有變化的波動項目，例如收尾膠帶在哪一側、例如收尾膠帶是否會與極耳重疊、例如頭部膠帶與尾部膠帶可能重疊都有幾種可能；這些東西會變化，但是可以通過固定的公式將其變化的結果計算出來，并最終將可變化的厚度影響因子的修正結果加和到卷芯厚度當中，從而得到電芯的數個潛在最厚點的厚度，此既為“修正”。經過修正之后，在設計表階段就識別出卷芯哪個位置最厚、從而將最厚的位置通過設計的調整削平，讓卷芯的厚度分布盡量均一，從而大幅提高設計的準確度。
? ? ? ?最后一個方法就是“編程”。就正常使用而言，修正的功用是夠了，但是還不完美。修正只能計算出幾個可能成為最大厚度點的固定位置的厚度，卻難以計算出卷芯全部位置的厚度分布（那樣的話你的修正公式將非常復雜），并且僅僅通過修正很難達成“考慮到卷芯理論上厚度分布的全部可能”（這也是修正公式難以達到的，否則修正公式也將過于復雜）。那么如何才能在厚度計算方面做得完美？那只能靠“編程”了。S級實力的編程，可以做到設計表完成之后，卷芯任意位置厚度分布、縱切圖形等的實時展示。那是絕對高大上的存在。但由于鋰電行業中數學、計算機等專業的人才不多，真正能夠做到這一點的，行業中鳳毛麟角。雖然我們可能到了退休前也無法感受到“編程”的魅力，但是也不得不為這一智慧勞動發出由衷的贊嘆。
? ? ? ?對于一般企業而言，厚度的計算往往難以做到準確，甚至厚度計算的誤差都不小于厚度設計的余量，因此設計的水平也就亟需提高了。文武所提的“修正”是一個A級實力就可以完成的工作，希望有越來越多的人可以認識到這一點的重要性。
? ? ? ?小結一句：厚度粗算誤差大，將其算準很必要。
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? ? ? ?四維中難度最大的，當屬容量的設計。
? ? ? ?人類存在于一個三維空間+一維時間的世界中，電芯也是如此：厚寬長三維+容量一維。狹義上來說，當電芯的厚寬長確定后、再加上選定了材料，電芯的平均容量已經可以確定了，其中只是一個簡單的加法乘法而已。但是文武今天要說的，則是“容量余量”的設計。
? ? ? ?如何給出容量余量？最常用的方法基本是“經驗值”+“修正”：先給出一個相似設計下電芯容量余量的經驗值，然后進行樣品生產或試產，根據實際分布情況，再對設計容量進行微調。
? ? ? ?首先要說明的是這種方法一定是準確的，因為設計時有經驗在、且在產品做成后還有一次修正，所以偏差不會太大。但卻不是完美的。因為這個過程并沒有真正展示出容差設計的本質。
? ? ? ?如同文武去年的六西格瑪培訓所講一樣，容量屬于“累積公差”，容量的波動是由涂布面密度波動、輥壓厚度波動、極片長寬波動等多個“原始公差”決定的。最終決定累積公差波動大小的、是原始公差的種類和波動的大小，而計算的方式則是方差的可加性。單純的通過經驗和修正一定可以得到準確的結果，并且文武目前也是此等水平，但是卻無助于我們認識事物的本質：容量的波動是如何產生的？將某個工序的制程能力提高一倍那容量的制程能力相應又會提高幾何？
? ? ? ?有人可能會問了：能算對就可以啦，扯那么多看著挺復雜、實際沒啥用的道理干嘛呢？應該說這是文武學了六西格瑪之后的一個本能：面對任何一處波動，都應該著眼于找到其產生變異的本源。世界上沒有“技術人員不該懂的道理”，而只有“技術人員該懂、但只是暫時還沒有懂的道理”。與文武之前的一篇文章相對應：你對自己的定位如何？如果你對自己的定位是“別人懂我就懂，別人不懂我干嘛費心思”，那么未來如何完成超越？如果你對自己的定位是“我是一個技術人員，我認為我該懂得東西，就一定要弄清楚，因為技術人員就該有如此的思維方式和態度”，那么你慢慢才可能脫穎而出。
? ? ? ?繼續談容量的波動。在文武目前看來，無非是涂布面密度、貼膠蓋膜面、極片涂布長度、極片寬度、測試柜誤差、正極克發揮這幾項。分別測量出這些項目的波動，算出其相對于容量的方差的百分比，并將各項方差加在一起算出總的標準差，也就可以得出容量波動的標準差，最后根據你想達到的制程能力，給出對應的容量余量。用以上的理論方法，可以很輕易地解釋“為什么小電池設計的時候需要更多的容量余量”這一問題：小電池的面密度波動或許是與大電池相當的，但是極片寬度、長度的波動相對于小電池影響更大，測試柜+/-10mAh的測試誤差對于大電池根本無所謂但是對于小電池則是不容忽視。當然，目前文武只是試探的在嘗試這種方法、評估其準確性，但是真正想拿出準確地成果與大家分享，則起碼是半年之后的事情了。
? ? ? ?看《舌尖上的中國》時，有一句臺詞讓文武比較反感“佐料的用量和加入的時間全憑師傅手法拿捏”。經驗常數一定是必要的，但是當我們有能力向“事物的本質”發起沖擊的時候，就一定要發起沖擊。絕對不能將“我暫時沒能力去做一件事情”與“這件事情不值得我去做”畫成等號。當你真正看清了事物本質之后，或許短期來看你所取得的結果與那些靠經驗而來的人差不了太多，但是將來你可以達到的最高高度卻一定超出常人。過年期間“中國人日本買馬桶蓋、買電飯鍋”這樣的新聞相信大家都看過，為什么日本人一個電飯鍋能賣上萬甚至幾萬？無非就是他們抓住了提高電飯鍋煮出來飯的口感的根本的原理（沒記錯的話是均勻加熱等技術）。中國人當然也會做電飯鍋，但是有多少中國人做事情是“這玩意兒差不多就行啦，搞那么明白干嘛”。你對自己的定位就決定了你最終可以達到的高度，繼續以這種心態搞技術，那自然只能一直做低端產品、賺低端的錢了。
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? ? ? ?行文至此，電芯設計之“四維空間”的內容已經闡述完畢?？吹竭@里，很自然的我們會想到下一個問題：“四維空間”是相互獨立的嗎？有關系嗎？“設計”的最高水平又體現在哪里？想知道這個問題的話，敬請期待文武的下篇文章——《電芯設計之“完美搭配”》。