CN113253139B - 快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂电池测试领域，具体涉及一种快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法,包括下述步骤：将正极片、隔膜、负极片按照顺序分别放入锂离子电池原位红外充放电装置，滴加电解液，记录使用电解液用量m1,活性物质含量n1；根据红外光谱中特点成分的谱图变化计算得出的电解液成分消耗情况，进而判定电池循环寿命,N1/N2=(m1*n2*t2)/(m2*n1*t1)。本发明利用原位红外测试判定电池循环性能，无须制备成品电池、仅依靠电解液成分的消耗即可评价电池循环性能的方法。减少了电池制备与测试中的时间成本、材料损耗。

Description

快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法
技术领域
本发明属于锂电池测试领域，具体涉及一种快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法。
背景技术
锂离子电池是20世纪伟大的发明之一，它的原理是利用锂离子在正负极之间的移动进行充放电，具有高比能量、高电压、循环寿命长等优点。锂离子电池可以应用于众多领域，如电子移动设备、交通工具、航空航天等。尽管锂离子电池在使用过程中有自身的限制，但是在新能源备受关注的21世纪，锂离子电池的发展也备受关注。
锂离子电池的应用技术是否成熟很大程度取决于它本身的性能，其中，循环性能是很重要的一项指标。然而，锂离子电池的循环性能评价需要电池的制备、多次的充放电循环，所需时间较长，无形中浪费了很多资源。电解液的消耗情况在锂离子电池循环寿命中占据了重要地位，本发明提供了一种无须电池成品、无须长时间充放电、仅依靠电解液成分的消耗即可评价电池循环性能的方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法,包括下述步骤：
步骤1：分别制备正极片、负极片、隔膜以及配置所需的电解液；
步骤2：将制备好的正极片、负极片和隔膜按照正极片、隔膜、负极片的顺序叠放，放好后在中间打孔，要注意孔的位置要对齐；
步骤3：将正极片、隔膜、负极片按照顺序分别放入扣式电池原位红外装置，滴加电解液，记录使用电解液用量m1,活性物质含量n1；
步骤4：对扣式电池原位红外装置进行充放电测试的同时进行原位红外光谱的收集，从而选取红外光谱特征峰；
步骤5：根据红外光谱中特点成分的谱图变化计算得出的电解液成分消耗情况，进而判定电池循环寿命,N1/N2＝(m1*n2*t2)/(m2*n1*t1)；其中N1为扣式电池原位红外装置测试的循环圈数；N2为成品锂电池的循环圈数；n1为扣式电池中活性物质含量；n2为成品锂电池中活性物质含量；m1为扣式电池中电解液含量；m2为成品锂电池中电解液含量；t1为扣式电池原位红外装置充放电循环一圈的时间；t2为成品锂电池充放电循环一圈的时间。
其中，所述的原位红外充放电装置包括光源、干涉仪、红外检测池以及检测器；所述的红外检测池内用以放置步骤(3)的正极片、隔膜、负极片。
所述的正极片直径为10mm、负极片的直径为12mm、隔膜的直径为13mm。
步骤(2)中打孔的直径为1mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用原位红外测试判定电池循环性能，无须制备成品电池、仅依靠电解液成分的消耗即可评价电池循环性能的方法。减少了电池制备与测试中的时间成本、材料损耗。
附图说明：
图1为本申请原位红外充放电装置的结构示意图；
图2为扣式电池原位红外装置循环过程中的红外光谱图；
图3为成品电池循环曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：一种快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法,包括下述步骤：
步骤1：取待测三元NCM电池体系的正极极片、负极极片、隔膜，分别用直径为10mm、12mm、13mm的极片冲刀取样，并按正极、隔膜、负极的顺序叠放。负极极片应完全覆盖正极。计算样品活性物质量n1＝0.053g；
步骤2：采用机械打孔在叠放好的极片上打直径为1mm的孔；
步骤3：将步骤2得到的样品置于扣式电池原位红外装置(图1示出)中，滴加质量为m1＝0.032g的电解液；所述的原位红外充放电装置包括光源5、干涉仪6、红外检测池8以及检测器7；所述的红外检测池内用以放置的正极片2、隔膜3、负极片1。实验时，光源发射的红外线，通过极片上的孔4进入检测检测器，即可显示电解液中的红外光谱图。
步骤4：对电池进行充放电测试(0.05C)的同时进行原位红外光谱的收集，由循环前和循环50圈后红外光谱图(图2)可知，选取的电解液特定成分的红外特征峰(1300cm-1)基本消失时意味着电池寿命终结；
步骤5：制作该体系成品锂离子二次电池进行充放电测试(1C)，成品锂电池中活性物质含量n2＝25.6g,成品锂电池中电解液含量m2＝19.32g,按照公式N1/N2＝(m1*n2*t2)/(m2*n1*t1)计算该电池体系循环寿命，其中N1为扣式电池原位红外装置测试的循环圈数；N2为成品锂电池的循环圈数；n1为扣式电池中活性物质含量；n2为成品锂电池中活性物质含量；m1为扣式电池中电解液含量；m2为成品锂电池中电解液含量；t1为扣式电池原位红外装置充放电循环一圈的时间，t1＝20h；t2为成品锂电池充放电循环一圈的时间，t2＝2h。经计算，该体系成品锂电池循环圈数620圈左右反应基本结束，从制成软包电池后的循环数据对比来看(图3)，实际结果与本发明判定结果一致，电池寿命在620圈左右发生跳水。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法,其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：分别制备正极片、负极片、隔膜以及配置所需的电解液;
步骤2：将制备好的正极片、负极片和隔膜按照正极片、隔膜、负极片的顺序叠放，放好后在中间打孔，要注意孔的位置要对齐；
步骤3：将正极片、隔膜、负极片按照顺序分别放入扣式电池原位红外装置，滴加电解液，记录使用电解液用量m1,活性物质含量n1；
步骤4：对扣式电池原位红外装置进行充放电测试的同时进行原位红外光谱的收集从而选取红外光谱特征峰；
步骤5：根据红外光谱中特点成分的谱图变化计算得出的电解液成分消耗情况，进而判定电池循环寿命,N1/N2=(m1*n2*t2)/ (m2*n1*t1);其中N1为扣式电池原位红外装置测试的循环圈数；N2为成品锂电池的循环圈数；n1为扣式电池中活性物质含量；n2为成品锂电池中活性物质含量；m1为扣式电池中电解液含量；m2为成品锂电池中电解液含量；t1为扣式电池原位红外装置充放电循环一圈的时间；t2为成品锂电池充放电循环一圈的时间。
2.根据权利要求1所述的快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法,其特征在于，所述的扣式电池原位红外装置包括光源、干涉仪、红外检测池以及检测器；所述的红外检测池内用以放置步骤3的正极片、隔膜、负极片。
3.根据权利要求1所述的快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法,其特征在于，所述的正极片直径为10mm、负极片的直径为12mm、隔膜的直径为13mm。
4.根据权利要求1所述的快速评价锂离子二次电池循环寿命的方法,其特征在于，步骤2中打孔的直径为1m。
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