CN104614433A - 一种石墨负极材料克容量的评价方法 - Google Patents

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张涛
刘婧
孟繁慧
王欣全
周江
孔令丽
伍绍中
史杭
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Abstract

本发明公开了一种石墨负极材料克容量的评价方法。该方法首先通过循环伏安法测试石墨负极制作的扣式半电池，然后通过比较首次循环伏安曲线中脱锂峰位的电压高低来判断不同石墨负极克容量的相对大小。脱锂峰电位越高，石墨负极克容量越低。该方法作为一种相对值比较法，较传统绝对值测试石墨克容量的方法更方便比较评价不同石墨负极材料克容量的优劣，更适应实际生产研发的快速评测需求。

Description

一种石墨负极材料克容量的评价方法
技术领域
本发明属于石墨负极材料评价技术领域，尤其涉及一种石墨负极材料克容量的评价方法。
背景技术
随着全球环境的逐年恶化，清洁能源备受各国关注。近年来各国均在大力推广电动汽车。作为电动汽车的重要能源解决方案——锂离子电池也成为各个研究机构和公司关注的焦点。锂离子电池涉及的各种材料得到了长足发展。各国科研人员在不断刷新着材料的性能指标，各个材料公司新产品的更新速度也在不断加速中。对于电池生产企业如何在有限的时间内高效率的评测材料并筛选出合适的材料用于产品成为其占领市场先机的重要途径。因此高效的评测方法成为各个厂家研发部门的重要课题。
在评价石墨负极材料克容量的实际工作中我们发现，由于供应商评价材料的条件与电池生产企业实际使用条件差别较大，所以各大生产厂家会结合自身实际使用条件对石墨负极材料克容量进行评测。然而由于研发人员对新材料的理解需要一个过程，在采用传统方法对新材料克容量的绝对值进行首次测量时，难免由于一些不可预知的问题，造成测试失败。这就降低了评测效率，降低了企业对市场的响应速率。
发明内容
本发明的目的提供一种小电池测试工装设备，以解决采用传统测量石墨负极材料克容量的方法时存在的，测量极易受到称量过程和极片制作过程(浆料制备、涂布等)的影响，脱锂容量易受扣式电池组装条件的影响，造成绝对值测试失败，从而无法对不同材料进行比较的问题。
为了达到本发明的目的，本发明提供了一种石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，其包括如下步骤：
第一步，通过循环伏安法测试石墨负极制作的扣式半电池；
第二步，通过比较首次循环伏安曲线中脱锂峰位的电位高低来判断不同石墨负极克容量的相对大小，其中脱锂峰电位越高，石墨负极克容量越低，相反，脱锂峰电位越低，石墨负极克容量越高。
进一步地，不同材料间脱锂峰电位差别大于5mV说明材料克容量有明显差别。
进一步地，所述循环伏安法的测试条件为：扫描电压范围为0V至3V；扫描速率为0.05mV/s至5mV/s。
进一步地，所述扫描电压范围为0V至1.5V。
进一步地，所述扫描速率为0.1mV至0.5mV。
进一步地，所述扣式半电池由底盖、石墨负极片、隔膜、电解液、锂片、垫片、弹簧片、顶盖组成。
进一步地，所述隔膜为聚丙烯类，聚乙烯类，聚酰亚胺类薄膜。
进一步地，所述电解液由锂盐、溶剂、添加剂三部分组成。
进一步地，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂。
进一步地，所述溶剂为电解液溶剂，包括碳酸脂类、羧酸酯类有机物，所述添加剂为电解液添加剂，为碳酸脂类、含硫类化合物、腈类化合物、含氟类化合物。
本发明，与现有技术相比，通过比较脱锂电位来比较不同石墨材料克容量相对大小。是一种相对评测方法，材料的脱锂电位不易受极片制作过程和称量过程的影响，也不易受扣式电池组装条件影响。通过实际实验也证明，该方法适用于各种电解液体系，简化了实验条件，避免了绝对值法的弊端，提高了研发初期筛选材料的效率。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
传统的测量石墨负极材料克容量的方法，是通过制作扣式半电池，测量材料的质量和首次脱锂容量，再通过计算获得材料的绝对克容量。在上述过程中材料质量的测量极易受到称量过程和极片制作过程(浆料制备、涂布等)的影响，脱锂容量易受扣式电池组装条件的影响，造成绝对值测试失败，从而无法对不同材料进行比较。
本发明通过比较脱锂电位来比较不同石墨材料克容量相对大小。是一种相对评测方法，材料的脱锂电位不易受极片制作过程和称量过程的影响，也不易受扣式电池组装条件影响。通过实际实验也证明，该方法适用于各种电解液体系，简化了实验条件，避免了绝对值法的弊端，提高了研发初期筛选材料的效率。
本方法通过循环伏安法测试石墨负极制作的扣式半电池，然后通过比较首次循环伏安曲线中脱锂峰位的电位高低来判断不同石墨负极克容量的相对大小。其中脱锂峰电位越高，石墨负极克容量越低。不同材料间脱锂峰电位差别大于5mV说明材料克容量有明显差别。
其中循环伏安测试条件：扫描电压范围为0V至3V，更优化的为0V至1.5V；扫描速率为0.05mV/s至5mV/s，更优化的为0.1mV至0.5mV。
其中扣式半电池由底盖、石墨负极片、隔膜、电解液、锂片、垫片、弹簧片、顶盖组成。
其中隔膜为聚丙烯类，聚乙烯类，聚酰亚胺类薄膜。
其中电解液由锂盐、溶剂、添加剂三部分组成。优化的锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂。
其中溶剂为锂电行业商业使用的电解液溶剂，优化的溶剂为碳酸脂类、羧酸酯类有机物。
其中添加剂为锂电行业商业使用电解液添加剂，优化的添加剂为碳酸脂类、含硫类化合物、腈类化合物、含氟类化合物。
测量克容量的绝对值对于设计电池是非常重要的，但在研发初期筛选材料阶段使用传统方法进行测量无疑是效率低下的。为此我们开发出比较材料首次循环伏安曲线中脱锂峰位的电位高低来判断不同石墨负极克容量的相对大小。从而提高研发初期材料筛选的效率。传统测量石墨负极材料克容量的方法，是通过制作扣式半电池，测量材料的质量和首次脱锂容量，再通过计算获得材料的绝对克容量。在上述过程中材料质量的测量极易受到称量过程和极片制作过程(浆料制备、涂布等)的影响，脱锂容量易受扣式电池组装条件的影响，造成绝对值测试失败，从而无法对不同材料进行比较。
实施例1：
循环伏安测试条件：扫描电压范围为0V至2V，扫描速率为0.3mV/s。
扣式电池组件：商业扣式电池组件CR2430，包括底盖、垫片、弹簧片、顶盖。
石墨负极片：分别使用石墨负极样品1，样品2，样品3涂敷于铜箔上制备获得。
隔膜：聚乙烯隔膜
表1
测试结果，如表2所示：
表2
石墨材料样品 脱锂峰电位(V) 克容量(mAh/g)
1 0.428 360
2 0.435 355
3 0.453 344
实施例2
循环伏安测试条件：扫描电压范围为0V至2V，扫描速率为0.2mV/s
扣式电池组件：商业扣式电池组件CR2430，包括底盖、垫片、弹簧片、顶盖。
石墨负极片：分别使用石墨负极样品1，样品2，样品4涂敷于铜箔上制备获得。
隔膜：聚丙烯隔膜
表3
测试结果，如表4所示：
石墨材料样品 脱锂峰电位(V) 克容量(mAh/g)
1 0.404 360
2 0.425 355
4 0.422 355
实施例3
循环伏安测试条件：扫描电压范围为0V至1.5V，扫描速率为0.3mV/s
扣式电池组件：商业扣式电池组件CR2430，包括底盖、垫片、弹簧片、顶盖。
石墨负极片：分别使用石墨负极样品1，样品2，样品3涂敷于铜箔上制备获得。
隔膜：聚乙烯隔膜
表5
表6
石墨材料样品 脱锂峰电位(V) 克容量(mAh/g)
1 0.407 360
2 0.429 355
3 0.465 344
实施例4
循环伏安测试条件：扫描电压范围为0V至3V，扫描速率为0.4mV/s
扣式电池组件：商业扣式电池组件CR2430，包括底盖、垫片、弹簧片、顶盖。
石墨负极片：分别使用石墨负极样品1，样品2，样品3涂敷于铜箔上制备获得。
隔膜：聚丙烯隔膜
表7
测试结果，如表8所示：
表8
14083样品 脱锂峰电位(V) 克容量(mAh/g)
1 0.410 360
2 0.435 355
3 0.519 344
通过实施例1-实施例4可知，验证了本发明技术方案以及有益效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，其包括如下步骤：
第一步，通过循环伏安法测试石墨负极制作的扣式半电池；
第二步，通过比较首次循环伏安曲线中脱锂峰位的电位高低来判断不同石墨负极克容量的相对大小，其中脱锂峰电位越高，石墨负极克容量越低，相反，脱锂峰电位越低，石墨负极克容量越高。
2.根据权利要求1所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，不同材料间脱锂峰电位差别大于5mV说明材料克容量有明显差别。
3.根据权利要求1所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述循环伏安法的测试条件为：扫描电压范围为0V至3V；扫描速率为0.05mV/s至5mV/s。
4.根据权利要求3所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述扫描电压范围为0V至1.5V。
5.根据权利要求3所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述扫描速率为0.1mV至0.5mV。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述扣式半电池由底盖、石墨负极片、隔膜、电解液、锂片、垫片、弹簧片、顶盖组成。
7.根据权利要求6所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述隔膜为聚丙烯类，聚乙烯类，聚酰亚胺类薄膜。
8.根据权利要求7所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述电解液由锂盐、溶剂、添加剂三部分组成。
9.根据权利要求8所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂。
10.根据权利要求8所述的石墨负极材料克容量的评价方法，其特征在于，所述溶剂为电解液溶剂，包括碳酸脂类、羧酸酯类有机物，所述添加剂为电解液添加剂，为碳酸脂类、含硫类化合物、腈类化合物、含氟类化合物。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107192908A (zh) * 2017-06-30 2017-09-22 中天储能科技有限公司 一种锂离子电池拆解后极片材料克容量测试的方法
CN109738823A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 中国科学院物理研究所 用于测试和评价硅基负极半电池的电解液体系性能的方法
CN111856293A (zh) * 2020-06-03 2020-10-30 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池硅负极材料容量的测试方法
CN113777491A (zh) * 2021-08-27 2021-12-10 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种失效锂离子电池负极材料的克容量检测方法
CN115684785A (zh) * 2022-10-28 2023-02-03 赣州立探新能源科技有限公司 一种石墨材料克容量的测试方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1773754A (zh) * 2005-11-04 2006-05-17 南开大学 磷酸铁锂及其复合金属磷化物的电极材料和制备方法
CN101697322A (zh) * 2009-10-15 2010-04-21 青岛大学 一种多孔碳电极材料的制备方法
CN102306781A (zh) * 2011-09-05 2012-01-04 中国科学院金属研究所 一种掺杂石墨烯电极材料及其宏量制备方法和应用
CN103094527A (zh) * 2013-01-12 2013-05-08 上海大学 一种降低锂离子电池负极材料首次充电不可逆容量损失的方法
CN103367756A (zh) * 2013-07-22 2013-10-23 山东大学 一种基于多孔铜的锂离子电池负极材料的制备方法
US20130344390A1 (en) * 2012-06-12 2013-12-26 Uwm Research Foundation, Inc. Synthesis and applications of graphene based nanomaterials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1773754A (zh) * 2005-11-04 2006-05-17 南开大学 磷酸铁锂及其复合金属磷化物的电极材料和制备方法
CN101697322A (zh) * 2009-10-15 2010-04-21 青岛大学 一种多孔碳电极材料的制备方法
CN102306781A (zh) * 2011-09-05 2012-01-04 中国科学院金属研究所 一种掺杂石墨烯电极材料及其宏量制备方法和应用
US20130344390A1 (en) * 2012-06-12 2013-12-26 Uwm Research Foundation, Inc. Synthesis and applications of graphene based nanomaterials
CN103094527A (zh) * 2013-01-12 2013-05-08 上海大学 一种降低锂离子电池负极材料首次充电不可逆容量损失的方法
CN103367756A (zh) * 2013-07-22 2013-10-23 山东大学 一种基于多孔铜的锂离子电池负极材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨丽杰: "锂离子电池石墨类碳负极的容量衰减机制研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107192908A (zh) * 2017-06-30 2017-09-22 中天储能科技有限公司 一种锂离子电池拆解后极片材料克容量测试的方法
CN109738823A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 中国科学院物理研究所 用于测试和评价硅基负极半电池的电解液体系性能的方法
CN111856293A (zh) * 2020-06-03 2020-10-30 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池硅负极材料容量的测试方法
CN111856293B (zh) * 2020-06-03 2022-12-06 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池硅负极材料容量的测试方法
CN113777491A (zh) * 2021-08-27 2021-12-10 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种失效锂离子电池负极材料的克容量检测方法
CN113777491B (zh) * 2021-08-27 2024-05-03 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种失效锂离子电池负极材料的克容量检测方法
CN115684785A (zh) * 2022-10-28 2023-02-03 赣州立探新能源科技有限公司 一种石墨材料克容量的测试方法

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