CN110568367A - 一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法 - Google Patents

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徐庆庆
郝虹阳
朱云城
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，涉及锂离子电池技术领域，包括以下步骤：根据设计需要，确定锂离子电池化学体系和加工工艺参数，利用正负极材料制作扣电池和全电池；将扣电池进行充放电测试，计算正负极材料的克容量；将全电池进行充放电循环测试，将电池容量衰减不同阶段节点的全电池拆解，并将拆解电池的正负极片制作成扣电池，对其进行充放电测试，计算正负极材料的克容量；将初始制作的扣电池和拆解电池制作的扣电池中的正负极材料的克容量进行对比，确定各阶段电池容量衰减的原因。本发明利用相同化学体系和工艺制作扣电池和锂离子全电池分析各阶段节点容量衰减的原因，相对于仅用扣电池分析容量衰减准确。

Description

一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法。
背景技术
锂离子电池因能量密度高、循环寿命长等优点被广泛应用到纯电动汽车中，随着锂离子电池技术发展，人们对锂离子电池的循环性能要求越来越高。为避免循环性能劣化较快问题，开展锂离子电池循环失效分析势在必行。
锂离子电池容量衰减包括可逆衰减和不可逆衰减，不可逆容量衰减是电池内部发生不可逆改变产生了不可恢复的容量损失。电池容量损失的根源在于材料的失效，电池的主材包括正极和负极材料。目前针对正负极材料的循环性能研究主要在扣电池中，然而单纯利用正负极材料制作扣电池分析容量衰减较为不准确。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，可解决当前锂离子电池容量衰减分析不准确这一技术问题。
本发明提出的一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，包括以下步骤：
S1：根据设计需要，确定锂离子电池化学体系，设计电池结构并确定电池加工工艺参数；
S2：按照确定的化学体系及加工工艺参数，利用正负极材料制作扣电池和全电池；
S3：将扣电池进行充放电测试，计算正负极材料的克容量；
S4：将全电池进行充放电循环测试，将电池容量衰减不同阶段节点的全电池进行拆解，并将拆解电池的正负极片制作成扣电池；
S5：将S4中电池容量衰减不同阶段节点的正负极极片制作的扣电池进行充放电测试，计算正负极材料的克容量；
S6：将S5与S3中的正负极材料的克容量进行对比，确定各阶段电池容量衰减的原因。
优选地，S1中，锂离子电池化学体系包括正负极材料、隔膜、电解液、正负极集流体型号。
优选地，S1中，电池加工工艺参数包括面密度、压实密度。
优选地，S3和S5中的扣电池充放电测试方法相同。
优选地，S3和S5中，将扣电池进行1C充放电测试。
优选地，S4中，将全电池按照1C恒流充电至4.2V，恒压至0.05C，静置30分钟，然后1C放电至2.8V，静置30分钟，按此工步进行充放电循环测试。
优选地，S5中，将电池容量衰减至初始容量95％、90％、85％、80％的全电池进行拆解。
优选地，S6中，将S5与S3中的正负极材料的克容量进行对比，是分别对比正极材料和负极材料克容量的衰减速率，将衰减较快的电极材料定为衰减的主要影响因素。
有益效果：本发明利用相同化学体系和工艺分析制作扣电池和锂离子全电池分析各阶段节点容量衰减的原因，相对于单纯正负极材料制作扣电池分析容量衰减准确，可以去除化学体系匹配性对循环衰减的影响。
附图说明
图1为本发明实施例中正负极材料克容量保持率图。
具体实施方式
实施例
本发明提出的一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，包括以下步骤：
S1：根据设计需要，确定锂离子电池化学体系，根据确定的化学体系设计电池结构并确定制作锂离子电池的工艺参数；
S2：利用确定的化学体系和工艺参数分别制作正极和负极极片，然后再制作成扣电池和全电池；
S3：将扣电池进行1C充放电测试，计算正负极材料的克容量；
S4：将全电池按照1C恒流充电至4.2V，恒压至0.05C，静置30分钟，然后1C放电至2.8V，静置30分钟，按此工步进行充放电循环测试；然后将容量衰减至初始容量95％、90％、85％、80％的电池进行拆解，并将拆解后的正、负极片分别制作扣电池；
S5：将容量衰减至初始容量95％、90％、85％、80％的全电池的正负极极片制作的扣电池进行1C充放电测试，计算正负极材料的克容量；
S6：将S5中容量衰减不同阶段节点极片制作的扣电池的克容量与S3中初始制备的扣电池的克容量进行对比，确定各阶段电池容量衰减的原因。
其中，S2中所述电池化学体系，正极材料为镍钴锰111，负极材料为石墨，电解液为六氟磷酸锂，正极集流体为14μm铝箔，负极集流体8μm铜箔；所述电池的工艺，正极面密度为386g/mm2、负极面密度为200g/mm2，正极压实厚度为120μm，负极压实厚度为130μm，全电池设计容量为32Ah；
S4中全电池拆解为取出正负极极片，然后真空55℃干燥，制作与S2中相同的扣电池；
S3中初始制备的扣电池和S5中容量衰减不同阶段节点的正负极极片制作的扣电池的充放电测试方法一致，都按照1C进行充放电测试；
S6中，将S5中容量衰减不同阶段节点极片制作的扣电池的克容量与S3中初始制备的扣电池的克容量进行对比，是分别对比正极材料和负极材料克容量的衰减速率，把衰减较快的材料定为衰减的主要影响因素。
图1为本实施例中正负极材料克容量保持率图，其正负极材料克容量数据见表1。
表1正负极材料克容量数据
对表1中数据进行对比分析，可以看出容量衰减至初始容量95％、90％、85％、80％的电池极片主要是正极衰减较快，可通过对正极材料改性改善循环性能。
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 (8)

1.一种锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据设计需要，确定锂离子电池化学体系，设计电池结构并确定电池加工工艺参数；
S2：按照确定的化学体系及加工工艺参数，利用正负极材料制作扣电池和全电池；
S3：将扣电池进行充放电测试，计算正负极材料的克容量；
S4：将全电池进行充放电循环测试，将电池容量衰减不同阶段节点的全电池进行拆解，并将拆解电池的正负极片制作成扣电池；
S5：将S4中电池容量衰减不同阶段节点的正负极极片制作的扣电池进行充放电测试，计算正负极材料的克容量；
S6：将S5与S3中的正负极材料的克容量进行对比，确定各阶段电池容量衰减的原因。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，S1中，锂离子电池化学体系包括正负极材料、隔膜、电解液、正负极集流体型号。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，S1中，电池加工工艺参数包括面密度、压实密度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，S3和S5中的扣电池充放电测试方法相同。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，S3和S5中，将扣电池进行1C充放电测试。
6.根据权利要求1-5任一项所述的锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，S4中，将全电池按照1C恒流充电至4.2V，恒压至0.05C，静置30分钟，然后1C放电至2.8V，静置30分钟，按此工步进行充放电循环测试。
7.根据权利要求1-6任一项所述的锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，S5中，将电池容量衰减至初始容量95％、90％、85％、80％的全电池进行拆解。
8.根据权利要求1-7任一项所述的锂离子电池正负极材料循环容量衰减分析方法，其特征在于，S6中，将S5与S3中的正负极材料的克容量进行对比，是分别对比正极材料和负极材料克容量的衰减速率，将衰减较快的电极材料定为衰减的主要影响因素。
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