CN112526370B - 一种三电极锂离子电池的电压测试方法 - Google Patents

一种三电极锂离子电池的电压测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三电极锂离子电池的电压测试方法，其中包括以下步骤：S1、将三电极锂离子电池的正极、负极连接分容柜，对三电极锂离子电池进行充电、放电，以完成分容；S2、将三电极锂离子电池的正极、负极分别与其参比电极一同连接电化学工作站，对参比电极的表面进行镀锂；S3、将三电极锂离子电池的正极、负极连接测试柜，以设定倍率参数对三电极锂离子电池进行满充、满放，并采集三电极锂离子电池的正极、负极的充电截止电压和放电截止电压。其中，该正极、负极的充电截止电压和放电截止电压可指导扣式电池测试，以得到更匹配全电池的材料克容量，可有效减少通过实验制备全电池来测试材料克容量的过程，具有简单可行的特点。

Description

一种三电极锂离子电池的电压测试方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地说，涉及一种三电极锂离子电池的电压测试方法。
背景技术
锂离子电池具有绿色清洁、能量密度大等优点，在智能家电、3C数码，新能源汽车等各个领域均有广泛使用。为得到设计更为合理、能量发挥更充分的锂离子电池，精确地掌握其正极材料与负极材料的克能量密度是不可或缺的。而扣式电池在测试正极材料或负极材料克容量的过程中，设定的充、放电截止电压不同，测试的结果差异较大，难以为全电池的克容量设计提供准确的指导，因此如何准确设定扣式电池测试的充、放电截止电压十分重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述设定扣式电池测试的电压不同会导致测试结果差异较大的缺陷，提供一种三电极锂离子电池的电压测试方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三电极锂离子电池的电压测试方法，包括以下步骤：
S1、将三电极锂离子电池的正极、负极连接分容柜，对所述三电极锂离子电池进行充电、放电，以完成分容；
S2、将完成分容的所述三电极锂离子电池的正极、负极分别与其参比电极一同连接电化学工作站，对所述参比电极的表面进行镀锂；
S3、将完成镀锂的所述三电极锂离子电池的正极、负极连接测试柜，以设定倍率参数对所述三电极锂离子电池进行满充、满放，并采集所述三电极锂离子电池的正极充电截止电压和正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压；
其中，所述正极充电截止电压、所述正极放电截止电压为正极相对参比电极的充放电截止电压，所述负极充电截止电压、所述负极放电截止电压为负极相对参比电极的充放电截止电压。
优选地，步骤S3中，还包括：采集所述三电极锂离子电池的全电池充电截止电压和全电池放电截止电压；
步骤S3之后还包括：
S41、以与所述三电极锂离子电池的正极活性物质相同的正极活性物质制得正极扣式电池；
以所述设定倍率参数、所述正极充电截止电压对所述正极扣式电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述正极放电截止电压对所述正极扣式电池进行放电；得到所述正极扣式电池的克容量；
S51、根据所述正极扣式电池的克容量制得对照正极全电池；
以所述设定倍率参数、所述全电池充电截止电压对所述对照正极全电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述全电池放电截止电压对所述对照正极全电池进行放电；得到所述对照正极全电池的克容量。
优选地，步骤S3中，还包括：采集所述三电极锂离子电池的全电池充电截止电压和全电池放电截止电压；
步骤S3之后还包括：
S42、以与所述三电极锂离子电池的负极活性物质相同的负极活性物质制得负极扣式电池；
以所述设定倍率参数、所述负极充电截止电压对所述负极扣式电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述负极放电截止电压对所述负极扣式电池进行放电；得到所述负极扣式电池的克容量；
S52、根据所述负极扣式电池的克容量制得对照负极全电池；
以所述设定倍率参数、所述全电池充电截止电压对所述对照负极全电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述全电池放电截止电压对所述对照负极全电池进行放电；得到所述对照负极全电池的克容量。
优选地，步骤S1中，所述对所述三电极锂离子电池进行充电、放电，包括：
对所述三电极锂离子电池依次进行恒流充电、恒压充电、静置以及恒流放电；
其中，所述恒流充电的电流为0.01～1C，截止电压为3.65～5V；
所述恒压充电的电压为3.65～5V，截止电流为0.01～0.2C；
所述静置的时间为10～30分钟；
所述恒流放电的电流为0.01～1C，截止电压为1.5～3.2V。
优选地，步骤S2中，具体包括：
S21、将所述三电极锂离子电池的正极、参比电极一同连接电化学工作站，以电压为3～4V，线性扫描速率为0.0005～0.01V/s对所述参比电极的正极侧表面进行镀锂；
S22、将所述三电极锂离子电池的负极、参比电极一同连接电化学工作站，以电压为0～2V，线性扫描速率为0.0005～0.01V/s对所述参比电极的负极侧表面进行镀锂。
优选地，所述三电极锂离子电池的正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料中的一种或多种。
优选地，所述三电极锂离子电池的负极活性物质为天然石墨、人造石墨、硅碳材料中的一种或多种。
优选地，所述参比电极为镍极耳、铜镀镍极耳或铜丝。
优选地，步骤S3中，所述设定倍率参数为0.01～100C。
优选地，所述三电极锂离子电池为三电极软包锂离子电池、三电极方形锂离子电池或三电极柱形锂离子电池。
实施本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法，具有以下有益效果：
通过对三电极锂离子电池进行测试，得到其正极、负极在满充及满放过程中的充电截止电压和放电截止电压，该正极、负极的充电截止电压和放电截止电压可用于指导扣式电池测试，以可得到更匹配全电池的材料克容量，可有效减少通过实验制备全电池来测试材料克容量的过程，具有简单可行的特点。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法的第一实施例的流程示意图；
图2是三电极锂离子电池的结构示意图；
图3是本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法的第二实施例的流程示意图；
图4是本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法的第三实施例、第四实施例的流程示意图；
图5是图4所示第三实施例中，以0.2C充电过程中电池的正极、负极以及全电池的电压变化曲线；
图6是图4所示第三实施例中，以0.2C放电过程中电池的正极、负极以及全电池的电压变化曲线；
图7是图4所示第三实施例中，正极扣式电池以0.2C充电的电压-克容量曲线图；
图8是图4所示第三实施例中，正极扣式电池以0.2C放电的电压-克容量曲线图；
图9是图4所示第三实施例中，负极扣式电池以0.2C充电的电压-克容量曲线图；
图10是图4所示第三实施例中，负极扣式电池以0.2C放电的电压-克容量曲线图；
图11图4所示第四实施例中，以0.5C充电过程中电池的正极、负极以及全电池的电压变化曲线；
图12图11所示第四实施例中，以0.5C放电过程中电池的正极、负极以及全电池的电压变化曲线；
图13图11所示第四实施例中，正极扣式电池以0.5C充电的电压-克容量曲线图；
图14图11所示第四实施例中，正极扣式电池以0.5C放电的电压-克容量曲线图；
图15图11所示第四实施例中，负极扣式电池以0.5C充电的电压-克容量曲线图；
图16图11所示第四实施例中，负极扣式电池以0.5C放电的电压-克容量曲线图。
附图中，10.正极，20.负极，30.参比电极。
具体实施方式
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做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。
图1是本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法的第一实施例的流程示意图，在本实施例中，三电极锂离子电池的电压测试方法包括以下步骤：
S1、将三电极锂离子电池的正极、负极连接分容柜，对三电极锂离子电池进行充电、放电，以完成分容。
该步骤为对三电极锂离子电池进行分容的步骤。具体地，将三电极锂离子电池的正极、负极连接分容柜，设置分容工步依次为恒流充电、恒压充电、静置以及恒流放电，其中，恒流充电的电流为0.01～1C，截止电压为3.65～5V；恒压充电的电压为3.65～5V，截止电流为0.01～0.2C；静置的时间为10～30分钟；恒流放电的电流为0.01～1C，截止电压为1.5～3.2V。以上述工步以及设置的上述参数对三电极锂离子电池进行分容。可以理解地，该步骤为电池激活步骤，有利于步骤S2镀锂的进行，该为本领域的公知常识，在此不详述。
S2、将完成分容的三电极锂离子电池的正极、负极分别与其参比电极一同连接电化学工作站，对参比电极的表面进行镀锂。
该步骤为对参比电极的表面进行镀锂的步骤，如图2所示，三电极锂离子电池包括正极10、负极20和参比电极30，可以理解地，该参比电极的表面包括参比电极的正极侧表面以及负极侧表面。具体地，该步骤包括步骤S21和步骤S22。
S21、对参比电极的正极侧表面进行镀锂。
具体地，将三电极锂离子电池的正极、参比电极一同连接电化学工作站，设定电压为3～4V，线性扫描速率为0.0005～0.01V/s，对参比电极的正极侧表面进行镀锂。
S22、对参比电极的负极侧表面进行镀锂。
具体地，将三电极锂离子电池的负极、参比电极一同连接电化学工作站，设定电压为0～2V，线性扫描速率为0.0005～0.01V/s，对参比电极的负极侧表面进行镀锂。
S3、将完成镀锂的三电极锂离子电池的正极、负极连接测试柜，以设定倍率参数对三电极锂离子电池进行满充、满放，并采集三电极锂离子电池的正极充电截止电压和正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压。
该步骤为测试与数据收集步骤。具体地，测试步骤包括：将三电极锂离子电池的正极、负极连接测试柜，以0.01～100C电流对三电极锂离子电池进行充电至满电状态；再以0.01～100C电流对三电极锂离子电池进行放电至满放状态。其中，该步骤中的充电倍率可与放电倍率相同或不同。数据收集步骤包括：采集三电极锂离子电池的正极充电截止电压和正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压。
可以理解地，该正极充电截止电压、正极放电截止电压为正极相对参比电极的充放电截止电压，负极充电截止电压、负极放电截止电压为负极相对参比电极的充放电截止电压。
其中，数据采集步骤中，通过在测试过程中采集正极相对参比电极的实时电压，得到三电极锂离子电池的正极充电截止电压和正极放电截止电压；通过在测试过程中采集负极相对参比电极的实时电压，得到三电极锂离子电池的负极充电截止电压和负极放电截止电压。其中，实时电压的采集方式为测试柜电压采集线收集，采集频率为1～60秒/次。
本实施例中，通过对三电极锂离子电池进行测试，得到其正极、负极在满充及满放过程中的充电截止电压和放电截止电压，该正极、负极的充电截止电压和放电截止电压可用于指导扣式电池测试，以可得到更匹配全电池的材料克容量，可有效减少通过实验制备全电池来测试材料克容量的过程，具有简单可行的特点。
图3是本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法的第二实施例的流程示意图，在该实施例中，三电极锂离子电池的电压测试方法包括以下步骤：
S1、将三电极锂离子电池的正极、负极连接分容柜，对三电极锂离子电池进行充电、放电，以完成分容。
S2、将完成分容的三电极锂离子电池的正极、负极分别与其参比电极一同连接电化学工作站，对参比电极的表面进行镀锂。
S3、将完成镀锂的三电极锂离子电池的正极、负极连接测试柜，以设定倍率参数对三电极锂离子电池进行满充、满放，并采集三电极锂离子电池的正极充电截止电压和正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压。
本实施例与第一实施例的区别在于，在本实施例中，步骤S3中，还包括：采集三电极锂离子电池的全电池充电截止电压和全电池放电截止电压。
步骤S3之后还包括：
S4、扣式电池测试。
该步骤为采用步骤S3中得到的正极、负极的充放电截止电压指导扣式电池测试，以得到扣式电池的克容量。其中，扣式电池测试包括正极扣式电池测试步骤S41、负极扣式电池测试步骤S42。
S41、以与三电极锂离子电池的正极活性物质相同的正极活性物质制得正极扣式电池；
以设定倍率参数、正极充电截止电压对正极扣式电池进行充电；再以设定倍率参数、正极放电截止电压对正极扣式电池进行放电；得到正极扣式电池的克容量。
该步骤为正极扣式电池测试步骤，具体地，取与该三电极锂离子电池的正极活性物质相同的正极活性物质材料制成正极扣式电池；其中，三电极锂离子电池的正极活性物质可为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料中的一种或多种。
以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的正极充电截止电压作为截止电压对正极扣式电池进行充电；再以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的正极放电截止电压作为截止电压对正极扣式电池进行放电；采集、并将得到的电压-容量数据换算，得到电压-克容量数据，从而得到正极扣式电池的克容量。其中，该步骤中的充放电倍率与步骤S3中的充放电倍率相同。
本实施例还包括步骤S5，步骤S5为采用步骤S4中得到的扣式电池的克容量指导对照全电池的设计。其中，步骤S5包括步骤S51和步骤S52，步骤S41之后包括该步骤S51。
S51、根据正极扣式电池的克容量制得对照正极全电池；
以设定倍率参数、全电池充电截止电压对对照正极全电池进行充电；再以设定倍率参数、全电池放电截止电压对对照正极全电池进行放电；得到对照正极全电池的克容量。
具体地，取与该三电极锂离子电池的正极活性物质相同的正极活性物质材料，按照步骤S41中得到的正极扣式电池的克容量进行设计、制得对照正极全电池。
以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的全电池充电截止电压作为截止电压对对照正极全电池进行充电；再以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的全电池放电截止电压作为截止电压对对照正极全电池进行放电；将得到的容量除以对照正极全电池的正极活性物质的质量，得到其在对照正极全电池中的克容量，也即对照正极全电池的克容量。其中，该步骤中的充放电倍率与步骤S3中的充放电倍率相同。可以理解地，根据正极扣式电池的克容量进行设计、制得对照正极全电池为本领域的公知常识，在此不详述。
其中，步骤S41、步骤S51为对应正极的描述，相对应地，本实施例还可包括对应负极的描述，对应负极的描述用步骤S42、步骤S52表示，也即，步骤S3之后还可包括步骤S42、步骤S52。
S42、以与三电极锂离子电池的负极活性物质相同的负极活性物质制得负极扣式电池；
以设定倍率参数、负极充电截止电压对负极扣式电池进行充电；再以设定倍率参数、负极放电截止电压对负极扣式电池进行放电；得到负极扣式电池的克容量。
该步骤为负极扣式电池测试步骤，具体地，取与该三电极锂离子电池的负极活性物质相同的负极活性物质材料制负极扣式电池，其中，三电极锂离子电池的负极活性物质可为天然石墨、人造石墨、硅碳材料中的一种或多种。
以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的负极充电截止电压作为截止电压对负极扣式电池进行充电；再以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的负极放电截止电压作为截止电压对负极扣式电池进行放电；采集、并将得到的电压-容量数据换算，得到电压-克容量数据，从而得到负极扣式电池的克容量。其中，该步骤中的充放电倍率与步骤S3中的充放电倍率相同。
S52、根据负极扣式电池的克容量制得对照负极全电池；
以设定倍率参数、全电池充电截止电压对对照负极全电池进行充电；再以设定倍率参数、全电池放电截止电压对对照负极全电池进行放电；得到对照负极全电池的克容量。
具体地，取与该三电极锂离子电池的负极活性物质相同的负极活性物质材料，按照步骤S42中得到的负极扣式电池的克容量进行设计、制得对照负极全电池。
以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的全电池充电截止电压作为截止电压对对照负极全电池进行充电；再以0.01～100C电流、步骤S3中采集得到的全电池放电截止电压作为截止电压对对照负极全电池进行放电；将得到的容量除以对照正极全电池的负极活性物质的质量，得到其在对照负极全电池中的克容量，也即对照负极全电池的克容量。其中，该步骤中的充放电倍率与步骤S3中的充放电倍率相同。可以理解地，根据负极扣式电池的克容量进行设计、制得对照负极全电池为本领域的公知常识，在此不详述。
本实施例中，通过对三电极锂离子电池进行测试，得到其正极、负极在满充及满放过程中的充电截止电压和放电截止电压；使用该正极、负极的充电截止电压和放电截止电压指导扣式电池测试，得到扣式电池的克容量；根据该扣式电池的克容量指导对照全电池的设计，最终得到对照全电池的克容量；该方法简单易行，且利于减少通过实验制备全电池来测试材料克容量的过程。
在本实施例中，三电极锂离子电池可为三电极软包锂离子电池、三电极方形锂离子电池或三电极柱形锂离子电池。三电极锂离子电池包括正极、负极和参比电极，该正极对应的正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料中的一种或多种；该负极对应的负极活性物质为天然石墨、人造石墨、硅碳材料中的一种或多种；该参比电极为镍极耳、铜镀镍极耳或铜丝。
以下以第二实施例为基础，对各材料、各参数作出具体选择，以及以相同的充电倍率与放电倍率，作出第三实施例、第四实施例以进一步说明本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法。
图4是本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法的第三实施例的流程示意图，在该实施例中，三电极锂离子电池选用三电极软包锂离子电池，其正极活性物质为磷酸铁锂，负极活性物质为人造石墨，参比电极为镍极耳。该三电极软包锂离子电池的电压测试方法包括以下步骤：
S301、对三电极软包锂离子电池进行分容。具体地，将三电极软包锂离子电池的正极、负极连接分容柜，设置分容工步依次为恒流充电、恒压充电、静置以及恒流放电，其中，恒流充电的电流为0.5C，截止电压为3.65V；恒压充电的电压为3.65V，截止电流为0.015C；静置的时间为10分钟；恒流放电的电流为0.5C，截止电压为2.0V。
S302、对参比电极的表面进行镀锂。具体地，先将三电极软包锂离子电池的正极、参比电极一同连接电化学工作站，设定电压为3.2～4V，线性扫描速率为0.002V/s，对参比电极的正极侧表面进行镀锂；再将三电极软包锂离子电池的负极、参比电极一同连接电化学工作站，设定电压为0～1.8V，线性扫描速率为0.002V/s，对参比电极的负极侧表面进行镀锂。
S303、测试与数据收集。具体地，测试步骤：将三电极软包锂离子电池的正极、负极连接测试柜，以0.2C电流对三电极软包锂离子电池进行充电至满电状态；再以0.2C电流对三电极软包锂离子电池进行放电至满放状态。数据收集步骤：在测试步骤过程中，采集正极相对参比电极的实时电压、负极相对参比电压的实时电压，并将采集的数据点进行分析，充电、放电过程的数据分别如图5、图6所示，得到三电极软包锂离子电池的正极充电截止电压、正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压、全电池充电截止电压和全电池放电截止电压，数据如下表一所示。其中，实时电压的采集频率为5秒/次。
表一：
项目 全电池截止电压 正极对应的截止电压 负极对应的截止电压
0.2C充电 3.649V 3.760V 0.005V
0.2C放电 2.000V 2.663V 0.336V
可以理解地，在该数据收集步骤中，一同采集全电池充电截止电压和全电池放电截止电压对应的数据，以便于以下步骤的进行。
S304、扣式电池测试。
S3041、正极扣式电池测试。具体地，取磷酸铁锂制得正极扣式电池，以0.2C电流、3.760V为截止电压对正极扣式电池进行充电，采集、并将得到的电压-容量数据换算，得到电压-克容量数据，如图7所示，从而得到充电的正极扣式电池的克容量，为144.990mAh/g；再以0.2C电流、2.663V为截止电压对正极扣式电池进行放电，采集、并将得到的电压-容量数据换算，得到电压-克容量数据，如图8所示，从而得到放电的正极扣式电池的克容量，为144.391mAh/g。
S3051、根据正极扣式电池的克容量制得对照正极全电池。具体地，取磷酸铁锂，按照正极扣式电池测试得到的充放电的正极扣式电池的克容量进行设计、制得软包全电池作为对照正极全电池。
以0.2C电流、3.649V为截止电压对对照正极全电池进行充电，将得到的容量除以磷酸铁锂的质量，得到其在对照进行充电中的克容量，也即充电的对照正极全电池的克容量，为142.363mAh/g；再以0.2C电流、2.000V为截止电压对对照正极全电池进行放电，将得到的容量除以磷酸铁锂的质量，得到其在对照进行放电中的克容量，也即放电的对照正极全电池的克容量，为142.135mAh/g。
下列表二列出充放电的正极扣式电池的克容量与充放电的对照正极全电池的克容量的数据，如下表二所示。
表二：
项目 正极扣式电池的克容量 对照正极全电池的克容量
0.2C充电 144.990mAh/g 142.363mAh/g
0.2C放电 144.391mAh/g 142.135mAh/g
对比可知，通过扣式电池测试得到的正极扣式电池的克容量与对照正极全电池的克容量十分接近，说明通过本实施例的电压测试方法得到的正极、负极的充电截止电压和放电截止电压能较准确地指导正极扣式电池测定材料的克容量，从而将该克容量应用于对照正极全电池的设计中。
与步骤S3041、步骤S3051相对应地，本实施例还可包括步骤S3042、步骤S3052。
S3042、负极扣式电池测试。具体地，取人造石墨制得负极扣式电池，以0.2C电流、0.005V为截止电压对负极扣式电池进行充电，采集、并将得到的电压-容量数据换算，得到电压-克容量数据，如图9所示，从而得到充电的负极扣式电池的克容量，为342.560mAh/g；再以0.2C电流、0.336V为截止电压对负极扣式电池进行放电，采集、并将得到的电压-容量数据换算，得到电压-克容量数据，如图10所示，从而得到放电的负极扣式电池的克容量，为343.694mAh/g。
S3052、根据负极扣式电池的克容量制得对照负极全电池。具体地，取人造石墨，按照负极扣式电池测试得到的充放电的负极扣式电池的克容量进行设计、制得软包全电池作为对照负极全电池。
以0.2C电流、3.649V为截止电压对对照负极全电池进行充电，将得到的容量除以人造石墨的质量，得到其在对照负极全电池进行充电中的克容量，也即充电的对照负极全电池的克容量，为340.325mAh/g；再以0.2C电流、2.000V为截止电压对对照负极全电池进行放电，将得到的容量除以人造石墨的质量，得到其在对照负极全电池进行放电中的克容量，也即放电的对照负极全电池的克容量，为341.214mAh/g。
下列表三列出充放电的负极扣式电池的克容量与充放电的对照负极全电池的克容量的数据，如下表三所示。
表三：
项目 负极扣式电池的克容量 对照负极全电池的克容量
0.2C充电 342.560mAh/g 340.325mAh/g
0.2C放电 343.694mAh/g 341.214mAh/g
对比可知，通过扣式电池测试得到的负极扣式电池的克容量与对照负极全电池的克容量十分接近，说明通过本实施例的电压测试方法得到的正极、负极的充电截止电压和放电截止电压能较准确地指导负极扣式电池测定材料的克容量，从而将该克容量应用于对照负极全电池的设计中。
与第三实施例的流程步骤相同的，图4同是本发明的三电极锂离子电池的电压测试方法的第四实施例的流程示意图，该实施例与第三实施例的区别仅在于，在0.01～100C中取不同的设定倍率参数对三电极软包锂离子电池进行充放电，其中，设定倍率参数为0.5C。以下仅列出与第三实施例有区别的步骤内容，对第四实施例作出说明。
采用设定倍率参数为0.5C电流对三电极软包锂离子电池进行充放电，在步骤S303中，得到的充电过程中，正极相对参比电极的实时电压、负极相对参比电压的实时电压、全电池的实时电压的数据如图11所示；得到的放电过程中，正极相对参比电极的实时电压、负极相对参比电压的实时电压、全电池的实时电压的数据如图12所示。得到三电极软包锂离子电池的正极充电截止电压、正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压、全电池充电截止电压和全电池放电截止电压，数据如下表四所示。
表四：
项目 全电池截止电压 正极对应的截止电压 负极对应的截止电压
0.5C充电 3.651V 3.773V 0.007V
0.5C放电 1.999V 2.283V 0.280V
在步骤3041中，以0.5C电流、3.773V为截止电压对正极扣式电池进行充电，得到的电压-克容量数据如图13所示；从而得到充电的正极扣式电池的克容量，为142.2407mAh/g；以0.5C电流、2.283V为截止电压对正极扣式电池进行放电，得到的电压-克容量数据如图14所示；从而得到放电的正极扣式电池的克容量，为142.1846mAh/g。
在步骤S3051中，取磷酸铁锂，按照正极扣式电池测试得到的充放电的正极扣式电池的克容量进行设计、制得软包全电池作为对照正极全电池。
以0.5C电流、3.651V为截止电压对对照正极全电池进行充电，得到充电的对照正极全电池的克容量，为141.452mAh/g；以0.5C电流、1.999V为截止电压对对照正极全电池进行放电，得到放电的对照正极全电池的克容量，为141.331mAh/g。
下列表五列出充放电的正极扣式电池的克容量与充放电的对照正极全电池的克容量的数据，如下表五所示。
表五：
项目 正极扣式电池的克容量 对照正极全电池的克容量
0.5C充电 142.2407mAh/g 141.452mAh/g
0.5C充电 142.1846mAh/g 141.331mAh/g
由此可见，在第一实施例的参数范围内，选择不同的设定倍率参数，采用上述的电压测试方法得到的正极、负极的充电截止电压和放电截止电压能较准确地指导正极扣式电池测定材料的克容量，从而将该克容量应用于对照正极全电池的设计中。
在步骤3042中，以0.5C电流、0.007V为截止电压对负极扣式电池进行充电，得到电压-克容量数据，如图15所示，从而得到充电的负极扣式电池的克容量，为340.668mAh/g；以0.5C电流、0.280V为截止电压对负极扣式电池进行放电，得到的电压-克容量数据如图16所示；从而得到放电的负极扣式电池的克容量，为341.846mAh/g。
在步骤S3052中，取人造石墨，按照负极扣式电池测试得到的充放电的负极扣式电池的克容量进行设计、制得软包全电池作为对照负极全电池。
以0.5C电流、3.651V为截止电压对对照负极全电池进行充电，得到充电的对照负极全电池的克容量，为340.112mAh/g；以0.5C电流、1.999V为截止电压对对照负极全电池进行放电，得到放电的对照负极全电池的克容量，为341.017mAh/g。
下列表六列出充放电的负极扣式电池的克容量与充放电的对照负极全电池的克容量的数据，如下表五所示。
表六：
项目 负极扣式电池的克容量 对照负极全电池的克容量
0.5C充电 340.668mAh/g 340.112mAh/g
0.5C充电 341.846mAh/g 341.017mAh/g
由此可见，在第一实施例的参数范围内，选择不同的设定倍率参数，采用上述的电压测试方法得到的正极、负极的充电截止电压和放电截止电压能较准确地指导负极扣式电池测定材料的克容量，从而将该克容量应用于对照负极全电池的设计中。
由第三实施例、第四实施例的结果可知，扣式电池测试得到的材料克容量与对照全电池中的实际材料克容量近似相等，即通过该电压测试方法得到的正极相对参比电极的电压、负极相对参比电极的电压范围，或者说通过该电压测试方法得到正极充电截止电压和正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压，能够较准确地指导扣式电池测定材料的克容量，从而将该克容量应用于对照全电池的设计中，该方法具有简便、准确的特点。
本发明中，通过上述电压测试方法所得到的电压范围、或充放电截止电压，来指导扣式电池测试得到对照全电池中的材料克容量，有利于提高扣式电池测得的材料克容量与对照全电池中材料克容量的匹配度，从而省去通过实验制备全电池测试材料克容量的过程。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将三电极锂离子电池的正极、负极连接分容柜，对所述三电极锂离子电池进行充电、放电，以完成分容；
S2、将完成分容的所述三电极锂离子电池的正极、负极分别与其参比电极一同连接电化学工作站，对所述参比电极的表面进行镀锂；
S3、将完成镀锂的所述三电极锂离子电池的正极、负极连接测试柜，以设定倍率参数对所述三电极锂离子电池进行满充、满放，并采集所述三电极锂离子电池的正极充电截止电压和正极放电截止电压、负极充电截止电压和负极放电截止电压；
其中，所述正极充电截止电压、所述正极放电截止电压为正极相对参比电极的充放电截止电压，所述负极充电截止电压、所述负极放电截止电压为负极相对参比电极的充放电截止电压。
2.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
步骤S3中，还包括：采集所述三电极锂离子电池的全电池充电截止电压和全电池放电截止电压；
步骤S3之后还包括：
S41、以与所述三电极锂离子电池的正极活性物质相同的正极活性物质制得正极扣式电池；
以所述设定倍率参数、所述正极充电截止电压对所述正极扣式电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述正极放电截止电压对所述正极扣式电池进行放电；得到所述正极扣式电池的克容量；
S51、根据所述正极扣式电池的克容量制得对照正极全电池；
以所述设定倍率参数、所述全电池充电截止电压对所述对照正极全电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述全电池放电截止电压对所述对照正极全电池进行放电；得到所述对照正极全电池的克容量。
3.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
步骤S3中，还包括：采集所述三电极锂离子电池的全电池充电截止电压和全电池放电截止电压；
步骤S3之后还包括：
S42、以与所述三电极锂离子电池的负极活性物质相同的负极活性物质制得负极扣式电池；
以所述设定倍率参数、所述负极充电截止电压对所述负极扣式电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述负极放电截止电压对所述负极扣式电池进行放电；得到所述负极扣式电池的克容量；
S52、根据所述负极扣式电池的克容量制得对照负极全电池；
以所述设定倍率参数、所述全电池充电截止电压对所述对照负极全电池进行充电；再以所述设定倍率参数、所述全电池放电截止电压对所述对照负极全电池进行放电；得到所述对照负极全电池的克容量。
4.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
步骤S1中，所述对所述三电极锂离子电池进行充电、放电，包括：
对所述三电极锂离子电池依次进行恒流充电、恒压充电、静置以及恒流放电；
其中，所述恒流充电的电流为0.01～1C，截止电压为3.65～5V；
所述恒压充电的电压为3.65～5V，截止电流为0.01～0.2C；
所述静置的时间为10～30分钟；
所述恒流放电的电流为0.01～1C，截止电压为1.5～3.2V。
5.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于，步骤S2中，具体包括：
S21、将所述三电极锂离子电池的正极、参比电极一同连接电化学工作站，以电压为3～4V，线性扫描速率为0.0005～0.01V/s对所述参比电极的正极侧表面进行镀锂；
S22、将所述三电极锂离子电池的负极、参比电极一同连接电化学工作站，以电压为0～2V，线性扫描速率为0.0005～0.01V/s对所述参比电极的负极侧表面进行镀锂。
6.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
所述三电极锂离子电池的正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
所述三电极锂离子电池的负极活性物质为天然石墨、人造石墨、硅碳材料中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
所述参比电极为镍极耳、铜镀镍极耳或铜丝。
9.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
步骤S3中，所述设定倍率参数为0.01～100C。
10.根据权利要求1所述的三电极锂离子电池的电压测试方法，其特征在于：
所述三电极锂离子电池为三电极软包锂离子电池、三电极方形锂离子电池或三电极柱形锂离子电池。
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