CN110333461B - 一种曲折度表征电解液浸润性的方法 - Google Patents

一种曲折度表征电解液浸润性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110333461B
CN110333461B CN201910454093.8A CN201910454093A CN110333461B CN 110333461 B CN110333461 B CN 110333461B CN 201910454093 A CN201910454093 A CN 201910454093A CN 110333461 B CN110333461 B CN 110333461B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
pole piece
tortuosity
impedance
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910454093.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110333461A (zh
Inventor
李丽娟
王蓉蓉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Qianrui Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd filed Critical Hefei Guoxuan High Tech Power Energy Co Ltd
Priority to CN201910454093.8A priority Critical patent/CN110333461B/zh
Publication of CN110333461A publication Critical patent/CN110333461A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110333461B publication Critical patent/CN110333461B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/3865—Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables

Abstract

本发明公开了一种曲折度表征电解液浸润性的方法，涉及锂离子电池测试技术领域，包括以下步骤：制作极片；记录极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；将极片进行组装成叠片或卷绕结构的正极或负极对称电池；将电解液注入对称电池，封口后监控检测阻抗变化，绘制阻抗‑浸润时间图谱，计算整个对称电池的孔隙阻抗R、电解液在单个极片上的孔隙阻抗Rpore＝n·R；计算极片曲折度的变化τ＝Rpore·A·κ·ε/d。本发明操作简单，通过对极片曲折度的测定，能够对极片的电解液浸润性进行分析，且是无损检测方式，对产线电解液浸润时间的判断具有一定的指导意义。

Description

一种曲折度表征电解液浸润性的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池测试技术领域，尤其涉及一种曲折度表征电解液浸润性的方法。
背景技术
锂离子电池容量的高低受电芯电解液浸润性的影响。因此，一种准确表征电芯的浸润性方法显得尤为重要。
目前软包电芯的浸润性通常用两种方法进行表征，一种是将电芯拆解并肉眼观察电解液的浸润程度，是一种无法实时监测的破坏性实验。另一种是电芯完成容量后分析容量数据间接反映电芯的浸润程度，但是耗时较长无法实时监控。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种曲折度表征电解液浸润性的方法，可以间接表征出电池非水电解液的浸润性，且方法操作简单。
本发明提出的一种曲折度表征电解液浸润性的方法，包括以下步骤：
S1、将正极或负极浆料配比合浆、涂布辊压后制作极片；
S2、记录极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；
S3、将极片进行组装成相应的正极或负极对称电池，电池组装方式为叠片结构或卷绕结构的对称电池；
S4、将电解液注入对称电池，封口后监控检测阻抗变化，绘制阻抗-浸润时间图谱，计算整个对称电池的孔隙阻抗R，其值为阻抗-浸润时间图谱中斜线部分的延长线与实轴的交点所得截距的3倍，再计算电解液在单个极片上的孔隙阻抗Rpore，其中，Rpore＝n·R，其中，n为叠片电池的叠片对数或卷绕电池的极耳对数；
S5、计算极片曲折度的变化，极片曲折度的计算方法为τ＝Rpore·A·κ·ε/d；其中，A为电极面积。
优选地，S1中，极片为叠片结构或卷绕结构的极片。
优选地，S3中，叠片结构的对称电池是由一个或多个小尺寸的极片和一个或多个大尺寸的极片进行组装而成的。
优选地，S3中，卷绕结构的对称电池是由一个小尺寸的极片和一个大尺寸的极片经过卷绕而成。
优选地，S4中，孔隙阻抗的监控的间隔初始时间为15min，随后延长监控间隔时间，监控直至R值达到稳定为止。
优选地，S5中，当对称电池为叠片结构时，电极面积A为单片叠片的面积；当对称电池为卷绕结构时，电极面积A为一个极耳所对应区域的极片面积。
有益效果：本发明公开了一种曲折度表征电解液浸润性的方法，该方法操作简单，通过对极片曲折度的测定，能够对极片的电解液浸润性进行分析，且是无损检测方式，对产线电解液浸润时间的判断具有一定的指导意义。
附图说明
图1为本发明实施例1中正极对称电池组装示意图；
图2为本发明实施例1中组装的正极对称电池的阻抗随浸润时间的变化图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种曲折度表征电解液浸润性的方法，包括以下步骤：
S1、将正极料(磷酸铁锂)：导电剂(导电炭黑SP)：粘结剂(聚偏氟氯乙烯PVDF)按一定的配比混料合浆，将浆料涂布辊压形成正极片；
S2、记录正极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；
S3、将正极片裁成两种不同的尺寸，分别为93mm*123mm(小尺寸)和96mm*126mm(大尺寸)，然后将13片小尺寸正极和14片大尺寸的正极组装到一起形成正极软包对称电池；
S4、将电解液注入对称电池，抽真空封口，然后立即检测阻抗变化。阻抗的频率监控范围是105Hz～0.1Hz，扰动电流为1200mA，初始间隔时间15min测试一次阻抗，随后间隔1h、2h或更长时间监控阻抗变化，直至阻抗几乎无变化为止；
S5、将上述阻抗图谱画出(横坐标为实轴，纵坐标为虚轴)，并计算阻抗图谱斜线部分的延长线与实轴的交点截距的大小，该值的3倍即是该电池的孔隙阻抗R大小；
S6、由R值即可得到单片极片的孔隙阻抗Rpore的大小；具体计算方法为Rpore＝13*R，这是因为有13对极耳焊接到一起形成并联电路，因此单个极片的阻抗需由整体的阻抗乘以并联的个数；
S7、再利用τ＝Rpore·A·κ·ε/d公式，得到曲折度τ的值，其中A＝123*93*10- 2cm2，κ＝9.245mS/cm(电解液电导率)，ε＝15.74％(极片孔隙率)，d＝153um(活性物质厚度)。进而计算得到不同浸润时间时的孔隙阻抗Rpore和曲折度τ的数值。
图1为本实施例的具体组装示意图。图2为本实施例组装的正极对称电池的阻抗随浸润时间的变化图，从图中可以看出，随着浸润时间的延长，阻抗图谱的曲线最终在浸润达到24h后曲线完全重合，由表1可得随着浸润时间的延长极片的孔隙阻抗和曲折度不断降低，当极片浸润充分时，极片的孔隙阻抗达到稳定值，曲折度也达到稳定值。
综合上述结果，可以得出可以由曲折度来间接表征电解液是否浸润完全，即当曲折度的数值达到稳定时，即可认为电解液已经在极片中浸润完全。曲折度是一个评估多孔材料微观结构的参数，是长度为d的多孔结构传输路径的延伸率。因此对于相同电池注入不同电解液并待曲折度达到稳定值时，该曲折度的数值越小即表明对应电解液的浸润性越好。该方法操作简单，且是无损检测方式。对产线电解液浸润时间的判断具有一定的指导意义。另外，当产线用相同体系的正极片或负极片以及电解液组装电池时，即可估计出在整个电芯完全浸润的时间。
表1孔隙阻抗和曲折度随浸润时间的变化表
静置时间 Rpore 曲折度τ
t＝0min 0.0767 0.83
t＝15min 0.0702 0.76
t＝30min 0.0676 0.74
t＝1h 0.0585 0.64
t＝2h 0.0507 0.55
t＝4h 0.0442 0.48
t＝24h 0.0364 0.40
t＝2D 0.0364 0.40
t＝3D 0.0364 0.40
实施例2
本发明提出的一种曲折度表征电解液浸润性的方法，包括以下步骤：
S1、将负极料(人造石墨)：导电剂(导电炭黑SP)：粘结剂(羧甲基纤维素钠CMC和丁苯橡胶SBR)按一定的配比混料合浆，将浆料涂布辊压形成负极片；
S2、记录负极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；
S3、将负极片分切成两种不同的尺寸，分别为78.0mm*5263mm(小尺寸)和78.5mm*5567mm(大尺寸)，并将两个负极片每隔246mm分切一个极耳(极耳宽度17mm)，然后将该小尺寸负极和大尺寸负极用隔膜隔开，通过卷绕机每隔142mm弯折一次组装成负极卷绕对称电池，此时分别将小尺寸和大尺寸极片相同位置的极耳焊接到一起(小尺寸极片共有19个极耳焊接到一起，大尺寸极片共有20个极耳焊接到一起，即共有19对极耳)，并将卷芯上的极耳与盖板相互焊接，随后将卷芯与盖板整体放入方形铝壳中并焊接成为整体；
S4、将电解液通过盖板注液孔注入对称电池，用钢珠通过激光焊封住注液孔，然后立即检测阻抗变化。阻抗的频率监控范围是105Hz～0.1Hz，扰动电流为1200mA，初始间隔时间15min测试一次阻抗，随后间隔1h、2h或更长时间监控阻抗变化，直至阻抗几乎无变化为止；
S5、将上述阻抗图谱画出(横坐标为实轴，纵坐标为虚轴)，并计算阻抗图谱斜线部分的延长线与实轴的交点截距的大小，该值的3倍即是该电池的孔隙阻抗R大小；
S6、由R值即可得到单片极片的孔隙阻抗Rpore的大小；具体计算方法为Rpore＝19R，19为该负极对称电池的极耳对数；
S7、再利用τ＝Rpore·A·κ·ε/d公式，得到曲折度τ的值，其中A＝78*(246+17)*10-2cm2，κ＝9.245mS/cm(电解液电导率)，ε＝25％(极片孔隙率)，d＝151um(活性物质厚度)。进而计算得到不同浸润时间时的孔隙阻抗Rpore和曲折度τ的数值。
综合上述结果，可以得出可以由曲折度来间接表征电解液是否浸润完全，即当曲折度的数值达到稳定时，即可认为电解液已经在极片中浸润完全。曲折度是一个评估多孔材料微观结构的参数，是长度为d的多孔结构传输路径的延伸率。因此对于相同电池注入不同电解液并待曲折度达到稳定值时，该曲折度的数值越小即表明对应电解液的浸润性越好。该方法操作简单，且是无损检测方式。对产线电解液浸润时间的判断具有一定的指导意义。另外，当产线用相同体系的正极片或负极片以及电解液组装电池时，即可估计出在整个电芯完全浸润的时间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种曲折度表征电解液浸润性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将正极或负极浆料配比合浆、涂布辊压后制作极片；
S2、记录极片的活性物质厚度d、孔隙率ε，以及待注电解液的电导率κ；
S3、将极片进行组装成相应的正极或负极对称电池，电池组装方式为叠片结构或卷绕结构的对称电池；
S4、将电解液注入对称电池，封口后监控检测阻抗变化，绘制阻抗-浸润时间图谱，计算整个对称电池的孔隙阻抗R，其值为阻抗-浸润时间图谱中斜线部分的延长线与实轴的交点所得截距的3倍，再计算电解液在单个极片上的孔隙阻抗Rpore，其中，Rpore＝n·R，其中，n为叠片电池的叠片对数或卷绕电池的极耳对数；
S5、计算极片曲折度的变化，极片曲折度的计算方法为τ＝Rpore·A·κ·ε/d；其中，A为电极面积；
S4中，孔隙阻抗的监控的间隔初始时间为15min，随后延长监控间隔时间，监控直至R值达到稳定为止；
即当曲折度的数值达到稳定时，即可认为电解液已经在极片中浸润完全。
2.根据权利要求1所述的曲折度表征电解液浸润性的方法，其特征在于，S1中，极片为叠片结构或卷绕结构的极片。
3.根据权利要求1所述的曲折度表征电解液浸润性的方法，其特征在于，S3中，叠片结构的对称电池是由一个或多个小尺寸的极片和一个或多个大尺寸的极片进行组装而成的。
4.根据权利要求1所述的曲折度表征电解液浸润性的方法，其特征在于，S3中，卷绕结构的对称电池是由一个小尺寸的极片和一个大尺寸的极片经过卷绕而成。
5.根据权利要求1所述的曲折度表征电解液浸润性的方法，其特征在于，S5中，当对称电池为叠片结构时，电极面积A为单片叠片的面积；当对称电池为卷绕结构时，电极面积A为一个极耳所对应区域的极片面积。
CN201910454093.8A 2019-05-29 2019-05-29 一种曲折度表征电解液浸润性的方法 Active CN110333461B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910454093.8A CN110333461B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 一种曲折度表征电解液浸润性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910454093.8A CN110333461B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 一种曲折度表征电解液浸润性的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110333461A CN110333461A (zh) 2019-10-15
CN110333461B true CN110333461B (zh) 2021-12-03

Family

ID=68140276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910454093.8A Active CN110333461B (zh) 2019-05-29 2019-05-29 一种曲折度表征电解液浸润性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110333461B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112084627B (zh) * 2020-08-07 2022-09-30 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种定性表征电解液浸润性的方法
CN112649739B (zh) * 2020-12-22 2022-10-14 惠州亿纬创能电池有限公司 一种电池注液后的静置时间确定方法和装置
CN113921892A (zh) * 2021-09-16 2022-01-11 江苏中兴派能电池有限公司 一种锂离子电池电解液浸润判断方法
CN114156544A (zh) * 2021-12-02 2022-03-08 天津市捷威动力工业有限公司 一种快速确定电芯浸润时间的方法
CN114354449A (zh) * 2022-01-05 2022-04-15 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种卷芯浸润程度的测试方法
WO2023230954A1 (zh) * 2022-06-01 2023-12-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、电池模块、电池包及用电装置
CN115295768B (zh) * 2022-09-29 2023-02-10 比亚迪股份有限公司 一种正极片及锂离子电池
CN116400240A (zh) * 2023-03-15 2023-07-07 广州巨湾技研有限公司 一种液相单位厚度离子电阻的测量方法及电极迂曲度测量方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103776748A (zh) * 2014-02-14 2014-05-07 武汉科技大学 宾汉姆流体在多孔介质中的有效渗透率的预测方法
WO2018089885A2 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 Celgard, Llc Improved microlayer membranes, improved battery separators, and related methods
CN108305978A (zh) * 2018-01-09 2018-07-20 深圳中兴创新材料技术有限公司 一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法
CN109449447A (zh) * 2018-10-17 2019-03-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池
CN109814042A (zh) * 2019-01-18 2019-05-28 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池在充放电过程中阻抗变化趋势的分析方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103776748A (zh) * 2014-02-14 2014-05-07 武汉科技大学 宾汉姆流体在多孔介质中的有效渗透率的预测方法
WO2018089885A2 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 Celgard, Llc Improved microlayer membranes, improved battery separators, and related methods
CN108305978A (zh) * 2018-01-09 2018-07-20 深圳中兴创新材料技术有限公司 一种锂离子电池复合隔膜及其制备方法
CN109449447A (zh) * 2018-10-17 2019-03-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池
CN109814042A (zh) * 2019-01-18 2019-05-28 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池在充放电过程中阻抗变化趋势的分析方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Tortuosity of Battery Electrodes: Validation of Impedance-Derived Values and Critical Comparison with 3D Tomography;Johannes Landesfeind;《Journal of The Electrochemical Society》;20180210;第165卷(第3期);第A469-A476页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110333461A (zh) 2019-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110333461B (zh) 一种曲折度表征电解液浸润性的方法
JP5782605B2 (ja) 高性能リチウム電池又はリチウムイオン電池
JP2008192495A (ja) 電池の内部短絡評価方法および内部短絡評価装置並びに電池及び電池パックおよびそれらの製造法
KR102072481B1 (ko) 압력게이지를 사용하여 용접 상태를 검사하는 방법
US11024898B2 (en) Lithium-ion battery high temperature aging process
JP5729609B2 (ja) 電極の評価方法
CN111129432A (zh) 新型锂离子电池工业用无损检测的参比电极和三电极体系及方法
CN112084627B (zh) 一种定性表征电解液浸润性的方法
CN204885329U (zh) 一种冷压方法压制的防极片形变的卷芯锂电池卷芯结构
US11137450B2 (en) Method of determining a state or a state change of an electrochemical energy storage device and energy storage device prepared therefor
CN110596209A (zh) 对称电池及制备方法、利用其评价锂离子电池材料的方法
CN115863779A (zh) 锂离子电池的正极失活处理方法及锂离子电池
CN106841357B (zh) 一种三电极体系测试装置及其测试方法
CN111189884A (zh) 离子传输电阻的测量方法，及极片涂层和隔膜曲折率的测试方法
CN102447090B (zh) 组合电池
CN111443243B (zh) 一种锂离子电池粘结剂电导率的检测方法
JP7052697B2 (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法
JP2014075285A (ja) リチウム二次電池の電極電位測定装置およびこれを用いた電極電位の測定方法
CN112034020A (zh) 一种测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法和装置
JP2015032572A (ja) 電池の劣化分析方法
CN2824302Y (zh) 一种锂离子电池极片及其电芯、电池
CN218333859U (zh) 一种三电极电池及电池装置
CN219843017U (zh) 测试用电池
JP7434232B2 (ja) 非水電解液二次電池及び非水電解液二次電池の製造方法
CN220585294U (zh) 参比电极以及三电极电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221025

Address after: Room S106, Building 20, Shengshi New Town, west of Dianzhong Road, Cuozhen Town, Feidong County, Hefei City, Anhui Province, 230000

Patentee after: Hefei Qianrui Technology Co.,Ltd.

Address before: 230000 no.599 Daihe Road, Xinzhan District, Hefei City, Anhui Province

Patentee before: Hefei Guoxuan High-Tech Power Energy Co.,Ltd.