CN108680866A - 一种锂离子二次电池循环性能的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子二次电池循环性能的检测方法，包括步骤：第一步：对于采用不同材料制成的多个电池极片样品，分别浸入到同一种电解液中；第二步：实时检验经过浸润的所述多个电池极片样品的初始重量，然后进行加热操作；第三步：对于每个所述电池极片样品，每隔一段预设时间，即实时检验一次其所对应的重量；第四步：计算每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率；第五步：根据每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，判定每个所述电池极片样品所最终制备的电池的循环性能。本发明可以快速、可靠地检测由不同材质的电池极片所制备的锂离子电池的循环性能，显著节约检测的时间，提高对电池检测的效率。

Description

一种锂离子二次电池循环性能的检测方法
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二次电池循环性能的检测方法。
背景技术
目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高。
对于锂离子电池，循环寿命是衡量锂离子电池及其内原材料性能的一个重要指标，也是电池厂家比较关注的指标。因此，在较短时间里评估出电池的循环性能，具有重要意义。目前，通常检测锂离子电池循环性能的方法，需要在制成锂离子电池成品后，再去检测电池的循环性能，需要周期较长，且需要多次的充放电，耗费较多的能源与时间，从而延长了电池投入批量生产的时间。
因此，目前迫切需要开发出一种方法，其可以快速、可靠地检测锂离子电池的循环性能，显著节约检测的时间，提高对电池检测的效率，进而促进锂离子电池的批量生产应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子二次电池循环性能的检测方法，其可以快速、可靠地检测由不同材质的电池极片所制备的锂离子电池的循环性能，显著节约检测的时间，提高对电池检测的效率，进而促进锂离子电池的批量生产应用，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二次电池循环性能的检测方法，包括步骤：
第一步：对于采用不同材料制成的多个电池极片样品，分别浸入到同一种电解液中，静置预设时间长度，使得所述多个电池极片样品完全浸润；
第二步：实时检验经过浸润的所述多个电池极片样品的初始重量，然后对所述多个电池极片样品进行加热操作；
第三步：在加热过程中，对于每个所述电池极片样品，每隔一段预设时间，即实时检验一次其所对应的重量，直到该电池极片样品的重量不再变化为止，同时记录重量不再变化时对应的电池极片样品的重量；
第四步：计算每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率；
第五步：根据每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，按照电池极片样品的电解液挥发率与电池极片样品所制备的电池成品循环性能成反比的判定规则，判定每个所述电池极片样品所最终制备的电池成品的循环性能。
其中，在第一步中，所述多个电池极片样品的尺寸大小相同。
其中，在第一步中，所述静置的预设时间长度为30分钟。
其中，在第二步中，通过温箱或者加热天平，来对所述多个电池极片样品进行加热操作。
其中，在第三步中，所述一段预设时间为10秒。
其中，在第四步中，计算每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，具体计算公式如下：
每个所述电池极片样品的电解液挥发率V＝(m0-mn)/(m0-mf)；
其中:m0为电池极片样品的初始重量；
mn为间隔n段预设时间后记录的电池极片样品重量，n为测定电池极片样品重量的次数；
mf为加热至电池极片样品重量不再变化时的重量。
其中，所述第五步具体为：根据每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，首先以加热时间为X轴，以电池极片样品的电解液挥发率为Y轴，获得不同的电池极片样品的电解液挥发率随着加热时间变化的曲线，然后再按照电池极片样品的电解液挥发率与电池极片样品所制备的电池成品循环性能成反比的判定规则，判定每个所述电池极片样品所最终制备的电池成品的循环性能。
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二次电池循环性能的检测方法，其可以快速、可靠地检测由不同材质的电池极片所制备的锂离子电池的循环性能，显著节约检测的时间，提高对电池检测的效率，进而促进锂离子电池的批量生产应用，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为本发明提高的一种锂离子二次电池循环性能的检测方法的流程图；
图2为在实施例中，两种不同的电池极片样品随着加热时间变化，所对应获得的电解液挥发率的曲线示意图；
图3为在实施例中，两种不同的电池极片样品所制备的锂离子电池在实际进行多次的充放电循环后，所获得的循环性能曲线示意图。
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。
参见图1，本发明提供了一种锂离子二次电池循环性能的检测方法，其依靠浸润有电解液的电池极片中电解液的挥发速度来检测所制备的电池的循环性能，具体包括以下步骤：
第一步：对于采用不同材料制成的多个电池极片样品，分别浸入到同一种电解液中，静置预设时间长度，使得所述多个电池极片样品完全浸润；
第二步：实时检验经过浸润的所述多个电池极片样品的初始重量，然后对所述多个电池极片样品进行加热操作；
第三步：在加热过程中，对于每个所述电池极片样品，每隔一段预设时间，即实时检验一次其所对应的重量，直到该电池极片样品的重量不再变化为止，同时记录重量不再变化时对应的电池极片样品的重量；
第四步：计算每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率；
第五步：根据每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，按照电池极片样品的电解液挥发率与电池极片样品所制备的电池成品循环性能成反比的判定规则，判定每个所述电池极片样品所最终制备的电池成品的循环性能。
在第一步中，具体实现上，所述多个电池极片样品的尺寸大小相同。
在本发明中，所述电池极片指将正负极活性物质与导电剂、粘结剂、分散剂中的一种或多种混合制成浆料，再将浆料涂覆于金属制成的集流体之上制作而成的锂电池原料。
在第一步中，具体实现上，所述静置的预设时间长度可以为30min(分钟)。
在第二步中，具体实现上，可以通过温箱或者加热天平以及其他方式，来对所述多个电池极片样品进行加热操作。
在第三步中，具体实现上，所述一段预设时间可以为10秒，当然，根据用户的需要，还可以是其他时长。
在第四步中，具体实现上，为了计算每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，具体计算公式如下：
每个所述电池极片样品的电解液挥发率V＝(m0-mn)/(m0-mf)；
其中:m0为电池极片样品的初始重量；
mn为间隔n段预设时间后记录的电池极片样品重量(n为测定电池极片样品重量的次数，可以取自然数1,2,3,4…)；一段预设时间可以为10秒；
mf为加热至电池极片样品重量不再变化时的重量。
在第五步中，需要说明的是，电解液挥发速度较快的电池极片样品，其所制备的锂离子电池的循环性能较差。
对于本发明，所述第五步具体为：根据每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，首先以加热时间为X轴，以电池极片样品的电解液挥发率为Y轴，获得不同的电池极片样品的电解液挥发率随着加热时间变化的曲线，然后再按照电池极片样品的电解液挥发率与电池极片样品所制备的电池成品循环性能成反比的判定规则，判定每个所述电池极片样品所最终制备的电池成品的循环性能。
需要说明的是，对于本发明，其适用范围包括但不限于方形、圆形、聚合物和软包装电池。
还需要说明的是，对于发明，其不仅可以检测成品电池的循环性能。在保证单一变量的情况下，可以对比不同正负极活性物质材料、电极辅料(包括但不限于粘结剂、导电剂、分散剂等)的循环性能的优劣。
因此，由以上技术方案可知，对于本发明，与现有技术相比较，其无需制成电池成品，无需对电池进行充放电，仅依靠测量并比较极片中电解液的挥发率，即可检测电池的循环性能，显著减少了充放电使用能源、制作时间、材料上的成本。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例来说明。
首先，取不同材料制成的电池极片样品A与B，使得极片样品的尺寸为3cm*3cm。浸入到相同的电解液C中，静置30min。建议电解液浸入量控制在5mg～500mg，便于观察挥发，易于测量；
需要说明的是，所述电池极片样品A可以包含质量百分数为95％的磷酸铁锂LFP、2％的聚偏氟乙烯PVD和3％的碳纳米管CNT；所述电池极片样品B可以包含质量百分数为96％的磷酸铁锂LFP、2％的聚偏氟乙烯PVD和2％的碳纳米管CNT。所述电解液C可以包含质量百分数为40％的碳酸乙烯酯EC、38.5％的碳酸甲乙酯EMC、5％的碳酸丙烯酯PC、13.5％的六氟磷酸锂LiPF6、2％的碳酸亚乙烯酯VC和1％的亚硫酸丙烯酯PS。
其次，将加热天平的温度设置为80℃。将浸润后的极片置于测量容器中，再放入预热好的加热天平上，记录极片完全浸润电解液后的初始重量mA0与mB0；
然后，每间隔10秒即记录一次电池极片样品A和B的重量。电池极片样品A的重量分别为mA1、mA2、mA3…mAn。电池极片样品B的重量分别mB1、mB2、mB3…mBn。
然后，计算出电池极片样品A与B在不同时间下的电解液挥发率VA1、VA2、VA3…VAn以及VB1、VB2、VB3…VBn。
然后，通过将加热时间设置为X轴，挥发率设置为Y轴。根据上述测量数据画出电池极片样品A和B的电解液挥发率V随加热时间t变化的曲线；
如图2所示的曲线所示，电池极片样品B的电解液挥发率较高，从接下来制成的电池的循环效果对比图(图3)来看，电池极片样品B的循环性能反之较差，实际测试结果与本发明的判定结果一致。
同样，需要说明的是，本发明的检测方法也可应用于聚合物锂离子电池，其具体检测过程与上述锂离子电池类似，在此不再赘述。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种锂离子二次电池循环性能的检测方法，其可以快速、可靠地检测由不同材质的电池极片所制备的不同锂离子电池的循环性能，显著节约检测的时间，提高对电池检测的效率，进而促进锂离子电池的批量生产应用，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 (7)

1.一种锂离子二次电池循环性能的检测方法，其特征在于，包括步骤：
第一步：对于采用不同材料制成的多个电池极片样品，分别浸入到同一种电解液中，静置预设时间长度，使得所述多个电池极片样品完全浸润；
第二步：实时检验经过浸润的所述多个电池极片样品的初始重量，然后对所述多个电池极片样品进行加热操作；
第三步：在加热过程中，对于每个所述电池极片样品，每隔一段预设时间，即实时检验一次其所对应的重量，直到该电池极片样品的重量不再变化为止，同时记录重量不再变化时对应的电池极片样品的重量；
第四步：计算每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率；
第五步：根据每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，按照电池极片样品的电解液挥发率与电池极片样品所制备的电池成品循环性能成反比的判定规则，判定每个所述电池极片样品所最终制备的电池成品的循环性能。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第一步中，所述多个电池极片样品的尺寸大小相同。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第一步中，所述静置的预设时间长度为30分钟。
4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第二步中，通过温箱或者加热天平，来对所述多个电池极片样品进行加热操作。
5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第三步中，所述一段预设时间为10秒。
6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在第四步中，计算每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，具体计算公式如下：
每个所述电池极片样品的电解液挥发率V＝(m0-mn)/(m0-mf)；
其中:m0为电池极片样品的初始重量；
mn为间隔n段预设时间后记录的电池极片样品重量，n为测定电池极片样品重量的次数；
mf为加热至电池极片样品重量不再变化时的重量。
7.如权利要求1至6中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述第五步具体为：根据每个所述电池极片样品在不同加热时间下对应的电解液挥发率，首先以加热时间为X轴，以电池极片样品的电解液挥发率为Y轴，获得不同的电池极片样品的电解液挥发率随着加热时间变化的曲线，然后再按照电池极片样品的电解液挥发率与电池极片样品所制备的电池成品循环性能成反比的判定规则，判定每个所述电池极片样品所最终制备的电池成品的循环性能。
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