CN106198293A - 一种动力锂电池中水分含量的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动力锂电池中水分含量的测试方法，属于动力锂电池领域，包括步骤：a）测试化成前的电芯重量，备用；b）将电芯连接在化成柜上，用电流不大于0.5C的化成工艺对电芯进行化成；c）化成结束后，导出电芯化成曲线；d）根据化成曲线中第一个电压平台所对应的时间t，代入公式M=KIt计算出电解生成水的质量；e）根据电池正、负极片占电池重量的百分比，计算出电池正、负极片的总重量；f）电解水的质量除以电池正、负极的总重量，计算出电池中水分含量。该动力锂电池中水分含量的测试方法简单、易操作，不仅测试了电池的水分，同时验证了水分对电池性能的影响。

Description

一种动力锂电池中水分含量的测试方法

技术领域

本发明涉及一种动力锂电池中水分含量的测试方法，属于动力锂电池领域。

背景技术

目前，在锂离子电池的制造过程中，极片中水分是必须严格控制的，极片中水分对锂离子电池影响巨大，主要会造成以下不良后果：电池内部的水分会与电池内部的电解液发生反应，其反应产物是气体和氢氟酸，气体会使电池壳发生肿胀，氢氟酸是一种腐蚀性很强的酸，它可以使电池内部的金属零件腐蚀，进而使电池最终漏液，最终造成锂电池的失效。

因此，在锂离子电池的制作过程中，必须严格控制环境的湿度和正负极材料、电解液的含水量。目前，还没有一种较好的方法能方便、快速的测定出固体极片中的微量水含量。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种动力锂电池中水分含量的测试方法，数据易获取，计算方法容易，测试过程易实现。

为了实现上述目的，本发明采用的一种动力锂电池中水分含量的测试方法，包括以下步骤：

a）测试化成前的电芯重量，备用；

b）将电芯连接在化成柜上，用电流不大于0.5C的化成工艺对电芯进行化成；

c）化成结束后，导出电芯化成曲线；

d）根据化成曲线中第一个电压平台所对应的时间t，代入公式M =KIt计算出电解生成水的质量；

e）根据电池正、负极片占电池重量的百分比，计算出电池正、负极片的总重量；

f）电解水的质量除以电池正、负极的总重量，计算出电池中水分含量，单位为ppm。

作为改进，所述步骤b)中的化成工艺，具体包括：

用不大于0.02C的电流I₁恒流充电至15%SOC以下，之后用10 I₁恒流充电5-10min，再用10 I₁恒压充电至80%SOC。

作为改进，所述步骤d）中电解水质量的计算方法，其中K为电解1mol水需要的电荷量的倒数，K值为1/200000，I为平台段充电电流I₁，单位为A，t为平台段时间t₁，单位为S，所述电解水的质量M=18Kt₁I₁，其中18为水的摩尔质量。

作为改进，使用该测试方法的温度为23±5℃；

当温度为18-26℃时，湿度为≤48%，当温度为27-28℃时，湿度为≤42%。

另外，本发明还提供了一种上述任一项所述测试方法的应用，该测试方法适用于LFP材料体系动力锂离子电池的水分含量测试。

与现有技术相比，本发明利用化成曲线，根据平台的时间t以及平台段的化成电流值，使用法拉第定律M=KQ=KIt计算出电池内部电解掉的水分质量，结合电池的结构重量分布，进而估算电池的内部水分含量。该方法简单、易操作，不仅测试了电池的水分，同时验证了水分对电池性能的影响。

附图说明

图1为本发明实施例一中电芯的化成曲线示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，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范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

一种动力锂电池中水分含量的测试方法，包括以下步骤：

a）从生产车间领取1只未化成的IFP20100140-20Ah方形电池电芯，称量电池重量，记录值为600g，备用；

b）将上述电池接入化成柜，15min内发送化成工艺步骤，具体操作如下：

用450mA的电流恒流充电240min后，用4500mA的电流恒流充电5min，之后用4500mA电流恒压充电，限压3.65V，限流400mA，限时235min，另外，化成过程中必须不间断的对电芯化成状态进行检查，防止喷液、电压异常等现象；

c）化成结束后1min内，需进行抽真空3min，再充氮气3min，且化成上下柜要快，然后导出电池化成电压—时间曲线，具体如图1所示；

d）根据计算公式M=18KIt，其中K为电解1mol水需要的电荷量的倒数，K值为1/200000，I为平台段充电电流I₁，单位为A，t为平台段时间t₁，单位为S，所述电解水的质量M=18Kt₁I₁，其中18为水的摩尔质量，分析图1中的曲线可知，该化成电流为0.45A，时间t为1300S，最终计算得到电解水的质量为0.05265g；

e）按照设计，正负极片占电池重量的百分比为67%，得到正、负极片的总重为400g；

f）根据极片水分含量用ppm表示，计算得到，极片的水分含量为132ppm。

本发明利用化成曲线，根据平台的时间t以及平台段的化成电流值，使用法拉第定律M=KQ=KIt计算出电池内部电解掉的水分质量，结合电池的结构重量分布，进而估算电池的内部水分含量。该方法简单、易操作，不仅测试了电池的水分，同时验证了水分对电池性能的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种动力锂电池中水分含量的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）测试化成前的电芯重量，备用；

b）将电芯连接在化成柜上，用电流不大于0.5C的化成工艺对电芯进行化成；

c）化成结束后，导出电芯化成曲线；

d）根据化成曲线中第一个电压平台所对应的时间t，代入公式M =KIt计算出电解生成水的质量；

e）根据电池正、负极片占电池重量的百分比，计算出电池正、负极片的总重量；

f）电解水的质量除以电池正、负极的总重量，计算出电池中水分含量。

2.根据权利要求1所述的一种动力锂电池中水分含量的测试方法，其特征在于，所述步骤b)中的化成工艺，具体包括：

用不大于0.02C的电流I₁恒流充电至15%SOC以下，之后用10 I₁恒流充电5-10min，再用10 I₁恒压充电至80%SOC。

3.根据权利要求1所述的一种动力锂电池中水分含量的测试方法，其特征在于，所述步骤d）中电解水质量的计算方法，其中K为电解1mol水需要的电荷量的倒数，K值为1/200000，I为平台段充电电流I₁，单位为A，t为平台段时间t₁，单位为S，所述电解水的质量M=18Kt₁I₁，其中18为水的摩尔质量。

4.根据权利要求1所述的一种动力锂电池中水分含量的测试方法，其特征在于，使用该测试方法的温度为23±5℃；

当温度为18-26℃时，湿度为≤48%，当温度为27-28℃时，湿度为≤42%。

5.一种权利要求1-4任一项所述测试方法的应用，其特征在于，该测试方法用于LFP材料体系动力锂离子电池的水分含量测试。