CN102117937B - 一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法 - Google Patents

一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法 Download PDF

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Abstract

一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法，属锂离子电池技术领域。其目的是提供一种可以利用充电态搁置来有效筛选自放电大的磷酸铁锂电池的方法。其技术要点是：在含有磷酸铁锂的复合正极中，添加质量分数为磷酸铁锂0.5wt%~5wt%的高电压平台的层状锂镍钴锰氧化物或尖晶石状锂锰氧化物，以石墨作负极，组装成磷酸铁锂电池；将电池充满电后于20~45℃环境温度下搁置；记录搁置前后的电压和搁置时间；计算搁置前后的电压差或单位时间内的电压变化值；确定同期搁置的自放电大的电池电压差或者单位时间内电压变化的临界值，判断电压差或者单位时间内的电压变化值大于该临界值的电池自放电大。

Description

一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法。 
背景技术
随着石油资源的日趋枯竭，发展以电作为动力源的电动汽车来取代现行的燃油汽车已成为一种必然的趋势，而作为电动汽车的核心部件——动力电池其重要性显得尤为突出。 
锂离子动力电池因其能量密度高、自放电小、使用寿命长等特点，成为电动汽车用动力电池研发的重点对象。目前，应用于电动汽车上的动力电池主要有两大类：一种是锰酸锂动力电池，另一种是磷酸铁锂动力电池。而磷酸铁锂电池因其优越的安全性能、超长的循环寿命和稳定的电压平台等优异性能占据了电动汽车动力电池的主要市场。 
电动汽车用动力电池需要将多个容量小、电压低的单体电池通过串/并联的方式组合成容量高、电压高的电池组，单体电池的一致性差别直接决定了电池组的性能。目前判断电池一致性的参数主要有内阻、电压差、容量差以及电池的自放电率等，其中前三个参数相对都容易获取，电池的自放电率主要以单位时间内的电压差来表征。电池的自放电主要是由于电池内部形成了微短路造成的，电池在充电态时由于电芯膨胀微短路会表现很明显，而在放电态可能由于电芯的收缩，微 短路也随之降低或消失。磷酸铁锂电池由于电压平台非常稳定，只有在放电末期才会出现电压的快速下降，其放电曲线如图1。所以，磷酸铁锂电池的自放电筛选只有利用放电后搁置来计算自放电率，但这种方法并不能很好地筛选出磷酸铁锂电池自放电大的电池。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中利用放电态搁置不能很好的筛选自放电大的磷酸铁锂电池的缺点，提供一种可以利用充电态搁置来有效筛选自放电大的磷酸铁锂电池的方法。 
其技术方案是：一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法，其特征在于： 
1）在含有磷酸铁锂的复合正极中，添加质量分数为磷酸铁锂0.5wt%~5wt%的高电压平台的层状锂镍钴锰氧化物或尖晶石状锂锰氧化物，以石墨作负极，组装成磷酸铁锂电池； 
2）将电池充满电后于20~45℃环境温度下搁置； 
3）记录搁置前后的电压和搁置时间； 
4）计算搁置前后的电压差或者单位时间内的电压变化值； 
5）确定同期搁置的自放电大的电池电压差或者单位时间内电压变化的临界值，判断电压差或者单位时间内的电压变化值大于该临界值的电池自放电大。 
与现有技术相比，本发明的显著效果是：第一，在磷酸铁锂中添 加电压平台高于磷酸铁锂的层状锂镍钴锰氧化物或尖晶石状锂镍锰氧化物，可有效解决磷酸铁锂电池由于电压平台过于平缓造成自放电筛选困难的难题。第二，可以利用电池在充电态搁置来判断电池的自放电大小，避免了放电态搁置由于电芯收缩无法将自放电大电池挑选出来的问题。本发明有效提高了电池成组的一致性，操作简单，可靠性高，便于工业生产应用。 
附图说明
图1是现有磷酸铁锂电池放电曲线图； 
图2是添加3wt％LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2的磷酸铁锂电池放电曲线图； 
图3是添加5wt％LiMn2O4的磷酸铁锂电池放电曲线图。 
具体实施方案
实施例1在含有磷酸铁锂的复合正极中，添加质量分数为磷酸铁锂3wt％的层状锂镍钴锰氧化物LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2，以石墨作负极，组装成磷酸铁锂电池。电池放电曲线如图2。对电池以恒定电流0.33C充电至3.65V，然后在3.65V的恒定电压下充电至电流达到截至电流0.02C时，结束充电；测量并记录电压，将电池在25±2℃的环境下搁置10天，再次测量并记录电压；计算电压差和单位时间内的电压变化值(K值)，确定自放电大电池搁置10天的电压差或者单位时间内电压变化的临界值为40mV或4mV/d，判断电压差或者单位时间内电压变化大于该临界值的电池自放电大。结果见表1。 
表1 
Figure BDA0000043587750000041
实施例2在含有磷酸铁锂的复合正极中，添加质量分数为磷酸铁锂5wt％的尖晶石状锂锰氧化物LiMn2O4，以石墨作负极，组装成磷酸铁锂电池。电池放电曲线如图3。对电池以恒定电流0.33C充电至3.8V，然后在3.8V的恒定电压下充电至电流达到截至电流0.02C时，结束充电；测量并记录电压，将电池在25±2℃的环境下搁置10天，再次测量并记录电压；计算电压差和和单位时间内的电压变化值(K值)，确定自放电大电池搁置10天的电压差或者单位时间内电 压变化的临界值为40mV或4mV/d，判断电压差或者单位时间内电压变化大于该临界值的电池自放电大。结果见表2。 
表2 
Figure BDA0000043587750000051

Claims (5)

1.一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法，其特征在于：
1）在含有磷酸铁锂的复合正极中，添加质量分数为磷酸铁锂0.5wt%~5wt%的高电压平台的层状锂镍钴锰氧化物或尖晶石状锂锰氧化物，以石墨作负极，组装成磷酸铁锂电池；
2）将电池充满电后于20~45℃环境温度下搁置；
3）记录搁置前后的电压和搁置时间；
4）计算搁置前后的电压差或者单位时间内的电压变化值；
5）确定同期搁置的自放电大的电池电压差或者单位时间内电压变化的临界值，判断电压差或者单位时间内的电压变化值大于该临界值的电池自放电大。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法，
其特征在于：所述层状锂镍钴锰氧化物为LixNi1-y-zCoyMnzO2，其中0.95≤x≤1.1,0＜y≤0.35,0.2≤z≤0.5。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法，
其特征在于：所述尖晶石状锂锰氧化物为LiMn2O4。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法，
其特征在于：所述步骤2）中将电池充满电是指，对电池以恒定电流0.2~1C充电至3.65~3.9V，至电流达到截至电流0.01~0.05C时，结束充电。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的自放电筛选方法，
其特征在于：所述步骤3）中的搁置时间为3~20天。
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