CN111337842A - 一种锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，包括S1、制备压实密度不同、面积相同的N个负极片，计算压实密度；S2、计算N个负极片的真体积、表观体积和孔隙率；S3、将N个负极片制备成纽扣电池后进行充放电测试，得到克容量数据；S4、取最大克容量值对应的孔隙率值，对应的压实密度即为最优压实密度。本发明方法极片孔隙率测试较为便捷简单，无需其他复杂的分析，减少实际生产中的反复试验，节约资源、时间，确认最佳工艺，提高生产效益。确认了最佳压实密度，就可以提高电池的充放电循环性能，倍率循环等性能，提高电池使用的寿命。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法。
背景技术
因具有较高的工作电压、能量密度、长寿命和对环境友好等特点，锂离子电池已经成为新一代电动汽车、电动工具及电子产品的动力电源，目前已经广泛应用于能源、交通、通讯等不同的领域之中。
在锂电行业中，极片的压实密度在其生产制备中属于一项非常重要的参数，不同的主材以及对应的配方均有不用的最佳压实密度，会对电池循环性能、倍率、析锂窗口等多方面都有影响。若压实密度过大，电芯充放电过程中脱嵌锂所受到的阻抗就变大，因而其充放电容量就变低，其循环性能就变差；若压实密度过小，电芯卷绕生产所占的空间就变大，从而整个电芯活性物质质量降低，造成整体容量变小。因此一个最佳的最佳压实密度对电芯的性能息息相关，因此如何准确判断一个体系的最佳压实密度非常关键。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，能够快速确认最佳压实密度，从而提高电池的充放电循环性能，倍率循环等性能，提高电池使用的寿命。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，包括以下步骤：
S1、制备压实密度不同、面积相同的N个负极片，计算压实密度；
S2、计算N个所述负极片的真体积、表观体积和孔隙率；
S3、将N个所述负极片制备成纽扣电池后进行充放电测试，得到克容量数据；
S4、取最大克容量值对应的孔隙率值，所述孔隙率值对应的压实密度即为最优压实密度。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，步骤S1的具体操作为：
S11、对涂布后的负极片进行不同辊压压力的辊压；
S12、将辊压后的负极片冲压成N个面积相同的负极片；
S13、分别获取所述N个面积相同的负极片的重量和厚度；
S14、计算所述N个面积相同的负极片的压实密度，得到压实密度不同、面积相同的N个负极片。其中，负极片的压实密度＝负极片的面密度/负极片的厚度。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，在S3中，将N个所述负极片制备成所述纽扣电池之前，还包括将所述负极片真空烘烤。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，所述负极片真空烘烤的温度为90～130℃。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，所述负极片真空烘烤的温度为110℃。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，所述负极片真空烘烤的时间至少为4小时。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，在充放电测试中，充放电电流为0.05C，充放电电压范围为0.01～2V。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，孔隙率＝(表观体积-真体积)/表观体积*100％。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，所述纽扣电池的型号包括CR2430、CR2016、CR2032、CR2025、CR1632和CR1620中的至少一种。
作为本发明所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法的一种改进，所述负极包括石墨、软碳或硬碳中的至少一种。
本发明的有益效果包括但不限于：本发明通过测试不同压实密度负极片的孔隙率数据，并将负极片制备成纽扣电池进行充放电测试，根据克容量测试数据最大值对应的孔隙率确认最佳压实密度。首先，极片孔隙率测试较为便捷简单，只需要把极片冲成小圆片即可，无需其他复杂的操作。其次，不同压实密度极片的孔隙率大小不同，在实际应用中只要得到孔隙率的数值即可，然后根据最大克容量数据找出对应孔隙率的压实密度，无需其他复杂的分析。另外，确认最佳压实密度可以减少实际生产中的反复试验，节约资源，时间，确认最佳工艺，提高生产效益。最后，确认了最佳压实密度，就可以提高电池的充放电循环性能，倍率循环等性能，提高电池使用的寿命。
附图说明
图1为实施例中不同辊压压力的极片孔隙率图。
图2为实施例中克容量和孔隙率的对应关系图。
图3为克容量和压实密度的对应关系图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例
本实施例提供一种锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，包括以下步骤：
S1、将涂布后的石墨负极片每隔10T压力冷压，即20T，30T，40T，50T，60T，70T，将冷压好的极片冲压成直径14mm的小圆片，计算其压实密度；其中，负极片的压实密度＝负极片的面密度/负极片的厚度。
S2、制备S1中14mm小圆片20个，使用真密度仪测试其真体积，并计算它们的平均值，然后根据表观体积计算其孔隙率；其中，孔隙率＝(表观体积-真体积)/表观体积*100％。
S3、将14mm小圆片在110℃真空环境下烘烤4个小时以上，然后使用CR2430扣电壳将其组装成纽扣电池，充放电电压为(0.01～2)V，按0.05C电流进行充放电测试，得到克容量首效数据。
S4、根据克容量数据的最大值对应相应的孔隙率数值，此数值对应的压实密度即为最佳的压实密度。
实验结果见表1～2和图1～3。
表1 不同辊压压力极片的压力密度对照表
| 辊压压力(T) | 20T | 30T | 40T | 50T | 60T | 70T |
| 压实密度(g/cm<sup>3</sup>) | 1.35 | 1.41 | 1.45 | 1.51 | 1.47 | 1.49 |
附表2 不同辊压压力的极片孔隙率数据
由表1～2和图1～3可以看出，克容量最大值为356.6mAh/g时对应孔隙率值为29.35％，此时压实密度为40T，压实密度为1.45g/cm3因此，可以判断，石墨负极片的最优压实密度为1.45g/cm3。
综上所述，本发明通过测试不同压实密度负极片的孔隙率数据，并将负极片制备成扣电进行充放电测试，根据克容量测试数据最大值对应的孔隙率确认最佳压实密度。首先，极片孔隙率测试较为便捷简单，只需要把极片冲成小圆片即可，无需其他复杂的操作。其次，不同压实密度极片的孔隙率大小不同，在实际应用中只要得到孔隙率的数值即可，然后根据最大克容量数据找出对应孔隙率的压实密度，无需其他复杂的分析。另外，确认最佳压实密度可以减少实际生产中的反复试验，节约资源，时间，确认最佳工艺，提高生产效益。最后，确认了最佳压实密度，就可以提高电池的充放电循环性能，倍率循环等性能，提高电池使用的寿命。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备压实密度不同、面积相同的N个负极片，计算压实密度；
S2、计算N个所述负极片的真体积、表观体积和孔隙率；
S3、将N个所述负极片制备成纽扣电池后进行充放电测试，得到克容量数据；
S4、取最大克容量值对应的孔隙率值，所述孔隙率值对应的压实密度即为最优压实密度。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，步骤S1的具体操作为：
S11、对涂布后的负极片进行不同辊压压力的辊压；
S12、将辊压后的负极片冲压成N个面积相同的负极片；
S13、分别获取所述N个面积相同的负极片的重量和厚度；
S14、计算所述N个面积相同的负极片的压实密度，得到压实密度不同、面积相同的N个负极片。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，在S3中，将N个所述负极片制备成所述纽扣电池之前，还包括将所述负极片真空烘烤。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，所述负极片真空烘烤的温度为90～130℃。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，所述负极片真空烘烤的温度为110℃。
6.根据权利要求3所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，所述负极片真空烘烤的时间至少为4小时。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，在充放电测试中，充放电电流为0.05C，充放电电压范围为0.01～2V。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，孔隙率＝(表观体积-真体积)/表观体积*100％。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，所述纽扣电池的型号包括CR2430、CR2016、CR2032、CR2025、CR1632和CR1620中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片最优压实密度的测试方法，其特征在于，所述负极包括石墨、软碳或硬碳中的至少一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200626 |
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