CN105374986A - 一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，包括步骤：对于任意一种电池极片，选取预设水分含量的第一电池极片样品，放置于预设第一湿度环境下，分别测量其放置在预设不同时间长度后的水分含量；根据第一电池极片样品在预设第一湿度环境下水分含量最大值与最小值，获得两者之间水分含量差值；将该水分含量差值与预设水分含量第一变化差值进行比较，根据预设不同比较结果和第一电池极片样品不同吸水性能等级的对应关系，判断第一电池极片样品的吸水性能等级并筛选电池极片。本发明可准确地对电池极片吸水性进行检测，筛选出吸水性强不容易放置的电池极片，避免吸水性强的电池极片应用于电池生产中，提高锂离子电池组的使用寿命和安全性。

Description

一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法。

背景技术

锂离子电池具有高工作电压、高比能量、循环寿命长、无环境污染等优点，作为能将电能和化学能相互转化的二次化学电源，被视为电力储能系统的热门候选技术之一。自诞生以来，其应用领域不断扩大，获得迅速的发展。目前，不仅在移动式通讯设备和便携式电子设备上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动工具、电动自行车以及电动汽车等大型电动设备方面。

目前，锂离子电池作为一种非常典型的非水性二次电池，原材料的吸水性能对锂离子电池的容量发挥、循环等性能有较大影响，其中，如果极片的水分过高，将会造成锂离子电池初期的测试析锂，化成曲线出现异常，对电池安全存在重大隐患，严重影响到电池的安全使用。因此分析电池内原材料及极片的吸水变化规律尤为重要，分析筛选出吸水性强而不易放置的材料以及吸水性差适合长时间放置的材料，可以避免吸水性强的电池内原材料及极片应用于锂离子电池生产中，从而提高锂离子电池组的使用寿命和安全性。

当前，传统的方法为：对烘干前的极片和烘干后的极片分别取样，然后通过卡尔费休水分测试仪进行一次测试，这样难于判断极片及电池在制作及储存过程中水分发生的变化。

因此，目前迫切需要开发出一种方法，其可以准确地对锂离子电池极片的吸水性进行检测，筛选出其中吸水性强不容易放置的电池极片，避免吸水性强的电池极片应用于锂离子电池生产中，从而提高锂离子电池组的使用寿命和安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，其可以准确地对锂离子电池极片的吸水性进行检测，筛选出其中吸水性强不容易放置的电池极片，避免吸水性强的电池极片应用于锂离子电池生产中，从而提高锂离子电池组的使用寿命和安全性，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，包括以下步骤：

第一步：对于需要筛选的任意一种电池极片，选取一份预设水分含量的样品，定义为第一电池极片样品，然后放置于预设第一湿度的环境下，分别测量其放置在预设不同的时间长度后具有的水分含量；

第二步：根据所测量获得的第一电池极片样品在预设第一湿度的环境下的水分含量最大值与水分含量最小值，计算获得两者之间的水分差值；

第三步：将该水分含量差值与预设水分含量第一变化差值进行大小比较判断，根据预设的不同比较结果和第一电池极片样品的不同吸水性能等级之间的对应关系，判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级；

第四步：根据所述第一电池极片样品的吸水性能等级，对所述电池极片进行筛选。

其中，在第一步中，所述第一电池极片样品为烘干后放置在干燥器中时间不超过10秒钟的电池极片样品。

其中，在第一步中，通过水分测试仪来测量所述第一电池极片样品的水分含量。

其中，在第一步中，在充满氩气氛围的手套箱内，通过水分测试仪来测量所述第一电池极片样品的水分。

其中，所述第三步具体包括以下子步骤：

将该水分含量差值与预设水分含量第一变化差值进行大小比较判断；

如果该水分含量差值小于预设水分含量第一变化差值，则判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级为长时间放置等级；

如果该水分含量差值大于或者等于预设水分含量第一变化差值，则判断第一电池极片样品在预设第一湿度的环境下的水分含量最大值对应的时间长度是否大于或者等于预设正常放置时间长度，如果大于预设正常放置时间长度，则判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级为正常时间放置等级，否则，则判断获得所述电池极片的吸水性能等级为不易放置等级。

其中，还包括以下步骤：

第五步：对于所述需要筛选的电池极片，再次选取一份预设水分含量的样品，定义为第二电池极片样品，然后放置于预设第二湿度的环境下，分别测量其放置在预设不同的时间长度后具有的水分含量；

第六步：将预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下，第一电池极片样品和第二电池极片样品在放置相同时间长度后的水分含量进行大小比较，如果两者之间的差值小于预设水分含量第二变化差值，判断所述电池极片在预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下的吸水性稳定，否则，判断所述电池极片在预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下的吸水性不稳定。

其中，在第五步中，所述第二电池极片样品为烘干后放置在干燥器中的电池极片样品。

其中，在第五步中，通过水分测试仪来测量所述第二电池极片样品的水分含量。

其中，在第五步中，在充满氩气氛围的手套箱内，通过水分测试仪来测量所述第二电池极片样品的水分含量。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，其可以准确地对锂离子电池极片的吸水性进行检测，筛选出其中吸水性强不容易放置的电池极片，避免吸水性强的电池极片应用于锂离子电池生产中，从而提高锂离子电池组的使用寿命和安全性，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法的流程图；

图2为基于本发明提供的一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，实施例中三种电池极片在不同湿度环境下测试结果的表图；

图3为基于本发明提供的一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，实施例中三种电池极片在不同湿度环境下，水分测试结果随着放置时间变化的示意图；

图4为基于本发明提供的一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，实施例中两种电池极片在不同湿度环境下，随着放置时间变化而水分发生变化后，所最终制成的锂离子电池的电压和时间化成曲线示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明提供的一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法的流程图。

参见图1，本发明提供了一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，用于对任意种类的锂离子电池极片的吸水性进行检测，筛选出其中吸水性强不容易放置的电池极片，避免吸水性强的电池极片应用于锂离子电池生产中，从而保证锂离子电池组的使用寿命和安全性。该方法具体包括以下步骤：

第一步：对于需要筛选的任意一种电池极片，选取一份预设水分含量的样品，定义为第一电池极片样品，然后放置于预设第一湿度的环境下，分别测量其放置在预设不同的时间长度后具有的水分含量(含水率)；

第二步：根据所测量获得的第一电池极片样品在预设第一湿度的环境下的水分含量最大值与水分含量最小值，计算获得两者之间的水分含量差值；

第三步：将该水分含量差值与预设水分含量第一变化差值进行大小比较判断，根据预设的不同比较结果和第一电池极片样品的不同吸水性能等级之间的对应关系，判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级；

第四步：根据所述第一电池极片样品的吸水性能等级，对所述电池极片进行筛选，从而可以筛选出符合电池生产厂家要求的吸水性能的电池极片。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，所述第一电池极片样品为烘干后放置在干燥器中的电池极片样品(放置时间不超过10秒钟，并且放置于干燥器中，从干燥器中选取)。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，所述第一电池极片样品的预设水分含量为按电池生产厂家的要求，对需要筛选的电池极片进行烘干后的预设的水分含量，例如可以为400ppm(1毫克/1000克)。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，所述预设第一湿度可以根据电池生产厂家的需要预先进行设置，例如可以为10％的湿度。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，所述预设不同的时间长度可以分别为0分钟、10分钟、30分钟、60分钟、120分钟、180分钟。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，可以通过水分测试仪来测量所述第一电池极片样品的水分，所述水分测试仪优选为卡尔费休水分测试仪。具体为在充满氩气氛围的手套箱内，通过水分测试仪来测量所述第一电池极片样品的水分。

在本发明中，在第三步中，所述预设水分含量第一变化差值可以根据电池生产厂家的需要预先进行设置，例如可以为100ppm(1毫克/1000克)。

在本发明中，具体实现上，所述第三步具体包括以下子步骤：

将该水分含量差值与预设水分含量第一变化差值进行大小比较判断；

如果该水分含量差值小于预设水分含量第一变化差值，则判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级为长时间放置等级，所述电池极片适合长时间(例如大于3小时)放置，在电池极片周转及电池制作过程中，电池极片的水分含量不会发生很大变化；

如果该水分含量差值大于或者等于预设水分第一变化差值，则判断第一电池极片样品在预设第一湿度的环境下的水分最大值对应的时间长度是否大于或者等于预设正常放置时间长度(例如1小时或者其他预设的时间长度)，如果大于预设正常放置时间长度，则判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级为正常时间放置等级，否则，则判断获得所述电池极片的吸水性能等级为不易放置等级(放置时间过短，例如不到10分钟就水分过大)。

对于本发明，需要说明的是，所述电池极片的吸水性能等级可以根据电池生产场景的需要进行划分，例如可以如上所述，划分为长时间放置等级、正常时间放置等级以及不易放置等级，从而通过进行电池极片的吸水性能等级判断，可以筛选出符合电池生产厂家要求的吸水性能的电池极片。

在本发明中，具体实现上，为了检测任意一种电池极片在不同的湿度环境下是否水分变化明显，即是否吸水性稳定，还可以包括以下步骤：

第五步：对于所述需要筛选的电池极片，再次选取一份预设水分含量的样品，定义为第二电池极片样品，然后放置于预设第二湿度的环境下，分别测量其放置在预设不同的时间长度后具有的水分(含水率)；

第六步：将预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下，第一电池极片样品和第二电池极片样品在放置相同时间长度后的水分含量进行大小比较，如果两者之间的差值小于预设水分含量第二变化差值，判断所述电池极片在预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下的吸水性稳定(因为在不同的湿度环境下，第一电池极片样品和第二电池极片样品水分变化不明显)，否则，判断所述电池极片在预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下的吸水性不稳定。

在本发明中，在第五步中，具体实现上，所述第二电池极片样品为为烘干后放置在干燥器中的电池极片样品(放置时间不超过10秒钟，并且放置于干燥器中，从干燥器中选取)。

在本发明中，在第一步中，具体实现上，所述第二电池极片样品的预设含量可以根据电池生产厂家的要求，对需要筛选的电池极片用烘干工艺烘干后的水分含量进行设置，例如可以为400ppm。

具体实现上，所述第一电池极片样品和第二电池极片样品具有相同的预设水分含量。

在本发明中，在第五步中，具体实现上，所述第二电池极片样品预设第二湿度可以根据电池生产厂家的需要预先进行设置，例如可以为30％的湿度。

在本发明中，在第五步中，具体实现上，所述预设不同的时间长度可以分别为0分钟、10分钟、30分钟、60分钟、120分钟、180分钟。

在本发明中，在第五步中，具体实现上，可以通过水分测试仪来测量所述第二电池极片样品的水分，所述水分测试仪优选为卡尔费休水分测试仪。具体为在充满氩气氛围的手套箱内，通过水分测试仪来测量所述第二电池极片样品的水分。

在本发明中，在第六步中，所述预设水分第二变化差值可以根据电池生产厂家的需要预先进行设置，例如可以为100ppm(1毫克/1000克)。

下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。

实施例

首先，取相同工艺烘干后极片A、B、C，记为A-1、B-1、C-1，立即放入干燥器内，在极片运转环境湿度为10％的环境下，取出极片开始计时，分别取放置时间为0、10、30min、60min、120min及180min的适量样品，放入密封袋，并快速放入充满氩气氛围的手套箱内，取样并通过水分测试仪进行水分测试，分别测量获得对应的水分；

其次，另取相同工艺烘干后的极片A、B、C，记为A-2、B-2、C-2，立即放入干燥器内，在极片运转环境湿度为30％的环境下，取出极片开始计时，分别取0、10min、30min、60min、120min及180min适量样品，放入密封袋，并快速放入充满氩气氛围的手套箱内，取样并通过水分测试仪进行水分测试，分别测量获得对应的水分；

对于本发明，具体实现上，可以对A、B、C三种电池极片在不同湿度下测试结果绘图，根据不同湿度环境下测试结果，来比较极片吸水性，得出极片吸水变化规律，测试结果如图2至图4所示。图2为A、B、C三种电池极片在不同湿度环境下测试结果的表图。

从A、B、C三种极片在两种湿度环境下的测试结果可得出，从图1中可以明显看出A、B、C三种极片在不同湿度下水分值的变化，A极片在高湿度及低湿度下水分变化不明显，说明极片的吸水性比较稳定，烘干后不易从环境中吸收水分，可以较长时间储存，在电池制作过程中水分变化不大，一次性测试结果可以作为评价极片水分是否合格的依据，制作电池化成曲线正常如图3(A曲线)所示；C极片在放置前期(小于3h)水分变化不明显，在放置3h后，水分急剧增加，说明C极片不易长期储存，应该在水分开始增加前进行电池制作，从而避免电池极片水分超标；B极片烘干后取出，从接触到湿度环境，水分有比较大的增加，在短时间内水分吸收远远超过合格标准，并到达平衡，说明该极片不易储存，在极片周转过程及电池制作过程中水分容易过量，通过一次测试难于判断水分是否合格，易造成电池初期测试析锂，化成曲线出现异常，如图3中B曲线，在恒流阶段电压突然下降，说明有锂析出。

还需要说明的是，对于本发明提供的电池极片吸水性的筛选方法，还可以应用于其他电池内的原材料筛选以及电池外的其他任何材料的筛选，在此不再累述。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，其可以准确地对锂离子电池极片的吸水性进行检测，筛选出其中吸水性强不容易放置的电池极片，避免吸水性强的电池极片应用于锂离子电池生产中，从而提高锂离子电池组的使用寿命和安全性，有利于提高电池生产厂家产品的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。

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 (9)

1.一种锂离子电池极片吸水性的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：对于需要筛选的任意一种电池极片，选取一份预设水分含量的样品，定义为第一电池极片样品，然后放置于预设第一湿度的环境下，分别测量其放置在预设不同的时间长度后具有的水分含量；

第二步：根据所测量获得的第一电池极片样品在预设第一湿度的环境下的水分含量最大值与水分含量最小值，计算获得两者之间的水分含量差值；

第三步：将该水分含量差值与预设水分含量第一变化差值进行大小比较判断，根据预设的不同比较结果和第一电池极片样品的不同吸水性能等级之间的对应关系，判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级；

第四步：根据所述第一电池极片样品的吸水性能等级，对所述电池极片进行筛选。

2.如权利要求1所述的筛选方法，其特征在于，在第一步中，所述第一电池极片样品为烘干后放置在干燥器中时间不超过10秒钟的电池极片样品。

3.如权利要求1所述的筛选方法，其特征在于，在第一步中，通过水分测试仪来测量所述第一电池极片样品的水分含量。

4.如权利要求3所述的筛选方法，其特征在于，在第一步中，在充满氩气氛围的手套箱内，通过水分测试仪来测量所述第一电池极片样品的水分含量。

5.如权利要求1所述的筛选方法，其特征在于，所述第三步具体包括以下子步骤：

将该水分含量差值与预设水分含量第一变化差值进行大小比较判断；

如果该水分含量差值小于预设水分含量第一变化差值，则判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级为长时间放置等级；

如果该水分含量差值大于或者等于预设水分含量第一变化差值，则判断第一电池极片样品在预设第一湿度环境下的水分含量最大值对应的时间长度是否大于或者等于预设正常放置时间长度，如果大于预设正常放置时间长度，则判断获得所述第一电池极片样品的吸水性能等级为正常时间放置等级，否则，则判断获得所述电池极片的吸水性能等级为不易放置等级。

6.如权利要求1至5中任一项所述的筛选方法，其特征在于，还包括以下步骤：

第五步：对于所述需要筛选的电池极片，再次选取一份预设水分含量的样品，定义为第二电池极片样品，然后放置于预设第二湿度的环境下，分别测量其放置在预设不同的时间长度后具有的水分含量；

第六步：将预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下，第一电池极片样品和第二电池极片样品在放置相同时间长度后的水分含量进行大小比较，如果两者之间的差值小于预设水分含量第二变化差值，判断所述电池极片在预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下的吸水性稳定，否则，判断所述电池极片在预设第一湿度的环境和第二湿度的环境下的吸水性不稳定。

7.如权利要求6所述的筛选方法，其特征在于，在第五步中，所述第二电池极片样品为烘干后放置在干燥器中的电池极片样品。

8.如权利要求6所述的筛选方法，其特征在于，在第五步中，通过水分测试仪来测量所述第二电池极片样品的水分含量。

9.如权利要求8所述的筛选方法，其特征在于，在第五步中，在充满氩气氛围的手套箱内，通过水分测试仪来测量所述第二电池极片样品的水分含量。