CN113359042A - 一种无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法，所述方法包括以下步骤：对所有电芯在0.8～1.2C电流倍率下进行充放电测试；以SOC值为横坐标，电压值为纵坐标进行放电曲线拟合；在放电曲线上获取95％SOC对应的电压值V0；挑选出V0<3000mV的电芯；再在放电曲线上截取3000mV对应的SOC记为S1，截取2800mV对应的SOC记为S2，计算这两个点的斜率K0；将V0<3000mV且0<‑K0<0.7的电芯判定为漏涂碳层的电芯，该方法简单易行可靠性高，按照此方法检测过的电芯仍能保持原有性能，能够正常出货，对电芯本身无任何损伤。
Description
技术领域
本发明属于新能源电池技术领域，具体涉及一种无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法。
背景技术
锂离子电芯(简称锂电芯)作为一种绿色环保电池，具有高能量密度、高工作电压、高安全性能和长使用寿命等优点。这里主要是针对应用于车辆和储能等用途的磷酸铁锂电芯。
目前，正极用磷酸铁锂作为主材的锂电芯几乎都会在正极集流体和正极膜片之间涂一寸薄薄的导电层(简称碳层)，目的是提高电芯磷酸铁锂正极极片的导电性。碳层涂布速度快且厚度薄，浆料中稍有颗粒或凹版出现一定程度的磨损就易出现条形漏涂碳层碳层的现象。针对这一现象不易在生产过程中检测到且短期性能数据也看不出显著差异，但是随着电芯使用时间加长，漏涂碳层的区域导电性差，嵌入和或脱出锂离子的速度明显慢于其他区域，长期累积就会出现析锂，进一步加速活性锂的消耗，外在的表现就是低容、掉电压或循环跳水等现象。所以需要一种安全、可靠且无损的方法在电芯出货前截住这些异常电芯，保证产品品质。但是现有技术中并没有针对该项缺陷的检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法，该方法简单易行，按照此方法检测过的电芯仍能保持原有性能，能够正常出货，对电芯本身无任何损伤。
本发明采取的技术方案如下：
一种无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)对所有电芯在0.8～1.2C电流倍率下进行充放电测试；充放电的电流倍率不能太小，否则很难看出差异，也不能太大，否则对电芯有损伤；
(2)以SOC值为横坐标，电压值为纵坐标进行放电曲线拟合；
(3)在放电曲线上获取95％SOC对应的电压值V0；挑选出V0<3000mV的电芯，这样可排除因容量不同导致的检测误差；
(4)再在放电曲线上截取3000mV对应的SOC记为S1，截取2800mV对应的SOC记为S2，计算这两个点的斜率K0；
(5)将V0<3000mV且0<-K0<0.7的电芯判定为漏涂碳层的电芯。
步骤(1)中，所述充放电方法为：
(1-1)电芯静置3～5min；
(1-2)使用0.8～1.2C的电流恒流充电到电压上限；
(1-3)使用上限电压恒压充电到0.02～0.05C；
(1-4)静置3～5min；
(1-5)使用0.8～1.2C的电流恒流放电到电压下限；
(1-6)静置3～5min；
(1-7)流程结束。
所述斜率K0的计算公式为K0＝-1/(200*(S2-S1))。
所述锂离子电池的正极材料是磷酸铁锂体系。
有现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.该方法的测试流程可以直接加在电芯容量分选的测试流程中，拟合放电曲线和截取特征数据的操作可在电脑中编辑程序一键完成，简单易行；
2.自从切入该检测方法后暂未发现有漏涂碳层的电芯流落到客户方，可靠性极高；
3.电芯做出该检测方法仍能保持原有性能正常出货，属于无损测试。
附图说明
图1为各实施例中的电压-SOC放电曲线；
图2为实施例1中的电芯正极拆解之后的图片；
图3为实施例2中的电芯正极拆解之后的图片；
图4为实施例3中的电芯正极拆解之后的图片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1[正常双面涂覆碳层，涂覆过程中保证了无漏涂出现]
选用90Ah磷酸电芯储能硬壳电芯，正极主材是磷酸铁锂，正极集流体与正极膜片之间正常涂覆碳层，制作1K电芯。
90Ah磷酸电芯储能硬壳电芯：
1.取正常涂覆碳层的正极极片，其碳层单面涂布厚度为2～3μm，正极集流体双面都要涂覆碳层；
2.将正常处理的正极极片和负极极片以及隔离膜通过卷绕、90±5℃烘烤、注液、化成激活；
3.在泰坦分容柜上对所有电芯做充放电测试，测试过程如下：1)静置3min；
2)使用45A的电流恒流充电到电芯的电压上限3.65V；3)用3.65V恒压充电至电流减小到4.5A；4)静置3min；5)使用45A的电流恒流放电到电芯的电压下限2.5V；6)静置3min；7)流程结束；
4.将测试所得每个电芯的充放电数据处理并拟合成电压(mV)-SOC(％)放电曲线；
5.在放电曲线上获取95％SOC对应的电压值V0；挑选出V0<3000mV的电芯；
6.再在放电曲线上截取3000mV对应的SOC记为S1，截取2800mV对应的SOC记为S2，计算这两个点的斜率K0，将V0<3000mV且0<-K0<0.7的电芯判定为漏涂碳层的电芯。
经上述方法检测后发现所有电芯的V0均大于3000mV，且-K0均大于0.7，说明电芯均未漏涂碳层。其中一个电芯的拟合曲线见附图1，相关数据见表1；同时拆解一正常电芯见附图2。
表1
| 组别 | 漏涂率 | V<sub>0</sub> | -K<sub>0</sub> |
| 实施例1 | 0 | 3045.9 | 0.775 |
| 实施例2 | 100％ | 2964.2 | 0.474 |
| 实施例3 | 100％ | 2973.3 | 0.613 |
实施例2[异常单面涂覆碳层]
选用90Ah磷酸电芯储能硬壳电芯，正极主材是磷酸铁锂，正极集流体与正极膜片之间正常涂覆碳层，制作10ea电芯。
90Ah磷酸电芯储能硬壳电芯：
1.取单面涂覆碳层的正极极片，其碳层单面涂布厚度为2～3μm；
2.将单面涂覆碳层的正极极片和负极极片以及隔离膜通过卷绕、90±5℃烘烤、注液、化成激活；
3.在泰坦分容柜上对所有电芯做充放电测试，测试过程同实施例1；
4.将测试所得每个电芯的充放电数据处理并拟合成电压(mV)-SOC(％)放电曲线；
5.在放电曲线上获取95％SOC对应的电压值V0；挑选出V0<3000mV的电芯；
6.再在放电曲线上截取3000mV对应的SOC记为S1，截取2800mV对应的SOC记为S2，计算这两个点的斜率K0，将V0<3000mV且0<-K0<0.7的电芯判定为漏涂碳层的电芯。
发现所有电芯的V0均小于3000mV，且-K0均小于0.7，说明所有电芯均漏涂碳层。其中一个电芯的拟合曲线见附图1，相关数据见表1；并拆解电芯进行确认，见附图3。
实施例3[正常双面涂覆碳层上存在几处条形漏涂或间歇漏涂]
选用90Ah磷酸电芯储能硬壳电芯，正极主材是磷酸铁锂，正极集流体与正极膜片之间正常涂覆碳层，制作10ea电芯。
90Ah磷酸电芯储能硬壳电芯：
1.取正常双面涂覆碳层的正极极片，其碳层单面涂布厚度为2～3μm，正极集流体双面都要涂覆碳层；然后用带有去离子水的无尘纸，在碳层上断断续续擦掉一部分碳层，擦除的形状有狭长地条形，也有斑点状的圆形，还有一块块的方形；
2.将异常处理的涂覆碳层的正极极片和负极极片以及隔离膜通过卷绕、90±5℃烘烤、注液、化成激活；
3.在泰坦分容柜上对所有电芯做充放电测试，测试过程同实施例1；
4.将测试所得每个电芯的充放电数据处理并拟合成电压(mV)-SOC(％)放电曲线；
5.在放电曲线上获取95％SOC对应的电压值V0；挑选出V0<3000mV的电芯；
6.再在放电曲线上截取3000mV对应的SOC记为S1，截取2800mV对应的SOC记为S2，计算这两个点的斜率K0，将V0<3000mV且0<-K0<0.7的电芯判定为漏涂碳层的电芯。
发现所有电芯的V0均小于3000mV，且-K0均小于0.7，说明所有电芯均漏涂碳层。其中一个电芯的拟合曲线见附图1，相关数据见表1；并拆解电芯进行确认，见附图4。
按照上述的方法，在正常的电池生产的过程中，自从使用该检测方法后暂未发现有漏涂碳层的电芯流落到客户方，可见该方法的可靠性极高。
上述参照实施例对一种无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对所有电芯在0.8～1.2C电流倍率下进行充放电测试；
(2)以SOC值为横坐标，电压值为纵坐标进行放电曲线拟合；
(3)在放电曲线上获取95％SOC对应的电压值V0；挑选出V0<3000mV的电芯；
(4)再在放电曲线上截取3000mV对应的SOC记为S1，截取2800mV对应的SOC记为S2，计算这两个点的斜率K0；
(5)将V0<3000mV且0<-K0<0.7的电芯判定为漏涂碳层的电芯。
2.如权利要求1所述的无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述充放电方法为：
(1-1)电芯静置3～5min；
(1-2)使用0.8～1.2C的电流恒流充电到电压上限；
(1-3)使用上限电压恒压充电到0.02～0.05C；
(1-4)静置3～5min；
(1-5)使用0.8～1.2C的电流恒流放电到电压下限；
(1-6)静置3～5min；
(1-7)流程结束。
3.如权利要求1所述的无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法，其特征在于，K0＝-1/(200*(S2-S1))。
4.如权利要求1所述的无损检测锂离子电池正极漏涂碳层的方法，其特征在于，所述锂离子电池的正极材料是磷酸铁锂体系。
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