CN109612978A - 锂离子电池电极膜片补锂量检测方法 - Google Patents

锂离子电池电极膜片补锂量检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，包括：将补锂后的电极膜片放入到装有指定反应液的反应器中，充分反应后得到反应混合液；测量反应混合液中指定的参数值；根据参数值通过第一指定公式计算出电极膜片的补锂量。本发明能准确计算出电极膜片补锂后锂的重量。

Description

锂离子电池电极膜片补锂量检测方法
技术领域
本发明涉及到锂离子电池领域，特别是涉及到一种锂离子电池电极膜片补锂量检测方法。
背景技术
锂离子电池具有高电压，高能量密度，循环寿命长，无污染等优点，已经被广泛应用于数码3C，电动汽车动力电池，储能等领域。随着锂离子电池作为动力系统电源的研究和使用，人们对电池的轻量化和续航里程有了更高的要求，因此提升锂离子电池能量密度成为解决问题的关键。
提升锂离子电池正、负极材料克容量是提升锂离子电池能量密度常规且有效的方法。目前常用的石墨负极材料理论克容量为372mAh/g，而硅碳负极的理论克容量为3580mAh/g，因此硅碳复合材料作为锂离子电池负极可以大大提升单体电芯的容量。由于硅碳负极首效较低，为了提高电芯首效和更好的发挥正极材料容量，需要借助补锂工艺，补充不可逆容量的损失。
为了能在电极膜片表面均匀、定量的补锂，需要对补锂后电极膜片的锂的重量进行检测，考虑到电极膜片重量波动会影响补锂后锂的重量的准确计算，并且补锂后锂的重量相对于电极膜片的重量来说通常非常轻微，因此，传统的称重方法对于补锂后轻微锂的重量的计算是不合理的。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，该方法能准确计算出电极膜片的补锂后锂的重量。
本发明提出一种锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，包括：
将补锂后的电极膜片放入到装有指定反应液的反应器中，充分反应后得到反应混合液；
测量反应混合液中指定的参数值；
根据参数值通过第一指定公式计算出电极膜片补锂后锂的重量。
进一步地，参数值为反应混合液的锂离子浓度或反应混合液的PH值；
其中，若参数值为PH值时，将PH值代入第二指定公式计算出对应的锂离子浓度。
进一步地，若反应液为酸性，测量参数值为锂离子浓度。
进一步地，若反应液为中性，测量参数值为锂离子浓度或PH值。
进一步地，测量的参数值为PH值。
进一步地，反应液的体积为5～500ml。
进一步地，反应液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢硫酸、醋酸、苯甲酸、草酸、甲醇、乙醇、乙二醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸、乙酯和去离子水中一种或多种混合物。
进一步地，第二指定公式为：[Li+]＝a/10-b，其中[Li+]为锂离子浓度，a为水的电离常数，b为PH值。
进一步地，第一指定公式为：mLi＝N*V*M，其中mLi为补锂后锂的重量，N为锂离子浓度，V为反应液体积，M为补充金属锂的摩尔质量。
进一步地，反应液为中性溶液。
本发明锂离子电池电极膜片补锂量检测方法的有益效果为：本发明采用化学方法，操作简单、便捷，通过检测电极膜片和反应液充分反应后，反应混合液中锂离子浓度或者PH值，进而准确计算出电极膜片的补锂量，对锂离子电池补锂工艺具有指导作用。
附图说明
图1为本发明锂离子电池电极膜片补锂量检测方法的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，一种锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，包括：
S1、将补锂后的电极膜片放入到装有指定反应液的反应器中，充分反应后得到反应混合液；
本实施例的指定反应液包括硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢硫酸、醋酸、苯甲酸、草酸、甲醇、乙醇、乙二醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸、乙酯和去离子水中一种或多种混合物，优选反应液为中性溶液，如去离子水，方便后续测量反应混合液中指定的参数值，将补锂后的电极膜片放入装有指定反应液的反应器中，补锂后的电极膜片上的金属锂会跟反应液反应，待金属锂充分反应后，得到反应混合液，一般补锂后锂的重量跟电极膜片重量比值有一定的范围，通常补充锂的重量量占电极膜片重量的0.6％-1.2％，根据补充锂的重量，反应液的体积可以为5-500ml，反应液在该区间范围，不会因为反应液太少不能使得电极膜片上的金属锂不能充分反应，同时也不会因为反应液太多而导致测量的参数值太低，难以检测出来，本实施例金属锂跟反应液的化学反应是自发进行的，反应非常迅速，无需时间和温度要求，操作简单，便捷。
S2、测量反应混合液中指定的参数值；
本实施例的测量的参数值为反应混合液的锂离子浓度或反应混合液的PH值，若反应液为酸性，电极膜片上的金属锂与反应液反应会更加彻底，而且酸性溶液对测量反应混合液的PH值会有影响，因此测量参数值优选为反应混合液的锂离子浓度，测量混合液的锂离子浓度可以通过ICP(电感耦合等离子体光谱仪)检测得出，若反应液为中性，则测量的参数值可以为反应混合液的锂离子浓度或者反应混合液的PH值，优选测量PH值，由于反应液为中性，不会对测量反应混合液的PH值造成影响，而且测量PH值使用高精度PH计即可测量，比测量锂离子浓度更快速、价格更低，测量的参数值为PH值时，可以将PH值代入第二指定公式计算出对应的锂离子浓度，上述第二指定公式为：[Li+]＝a/10-b，其中[Li+]为锂离子浓度，a为水的电离常数，b为PH值。
S3、根据参数值通过第一指定公式计算出电极膜片补锂后锂的重量。
本实施例的第一指定公式为：mLi＝N*V*M，其中mLi为补锂后锂的重量，N为锂离子浓度，V为反应液体积，M为补充金属锂的摩尔质量，根据公式可以准确计算出补锂后电极膜片中含有金属锂的重量，补锂后锂的重量跟电极膜片重量比值是有一定范围的，补充锂的重量过大会给锂电池带来安全风险，会导致电池不耐用，甚至导致电池着火，而补充锂的重量过小则没有效果，因此需要准确测量出电极膜片补锂后锂的重量，而且该方法可以应用到补锂设备上，测量计算补锂设备不同位置的补锂后电极膜片的锂的重量，对补锂设备具有指导作用，可以根据测量补锂后电极膜片的锂的重量，针对性的调节补锂设备。
实施例1
将补锂后电极膜片分别标记样品编号1、2、3，分别放入装有50ml反应液的反应器中，电极膜片上金属锂充分反应后，取反应混合液进行ICP检测，测试反应混合液中锂离子浓度，通过锂离子浓度和第一指定公式，计算出补锂后电极膜片中的补锂后锂的重量。
测试数据如下：
测试编号 锂离子浓度(mmol/L) 锂的重量(mg)
1 6.54 2.27
2 6.6 2.29
3 6.96 3.06
实施例2
将补锂后电极膜片分别标记样品编号4、5、6，分别放入装有50ml去离子水的反应器中，电极膜片上金属锂充分反应后，取反应混合液进行PH检测，测试反应混合液的PH值，通过PH值、第二指定公式和第一指定公式，计算出补锂后电极膜片中的锂的重量。
测试数据如下：
测试编号 PH值 锂的重量(mg)
4 12.18 2.34
5 12 3.2
6 12.08 2.9
本发明锂离子电池电极膜片补锂量检测方法的有益效果为：本发明采用化学方法，操作简单、便捷，通过检测电极膜片和反应液充分反应后，反应混合液中锂离子浓度或者PH值，进而准确计算出电极膜片的补锂后锂的重量，对锂离子电池补锂工艺具有指导作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，包括：
将补锂后的电极膜片放入到装有指定反应液的反应器中，充分反应后得到反应混合液；
测量所述反应混合液中指定的参数值；
根据所述参数值通过第一指定公式计算出所述电极膜片补锂后锂的重量。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，所述参数值为所述反应混合液的锂离子浓度或所述反应混合液的PH值；
其中，若所述参数值为所述PH值时，将所述PH值代入第二指定公式计算出对应的所述锂离子浓度。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，若所述反应液为酸性，测量所述参数值为所述锂离子浓度。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，若所述反应液为中性，测量所述参数值为所述锂离子浓度或所述PH值。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，测量所述参数值为所述PH值。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，所述反应液的体积为5～500ml。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，所述反应液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢硫酸、醋酸、苯甲酸、草酸、甲醇、乙醇、乙二醇、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸、乙酯和去离子水中一种或多种混合物。
8.根据权利要求2所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，所述第二指定公式为：[Li+]＝a/10-b，其中所述[Li+]为锂离子浓度，所述a为水的电离常数，所述b为PH值。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，所述第一指定公式为：mLi＝N*V*M，其中所述mLi为补锂后锂的重量，所述N为锂离子浓度，所述V为反应液体积，所述M为补充金属锂的摩尔质量。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池电极膜片补锂量检测方法，其特征在于，所述反应液为中性溶液。
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