CN113394470A - 锂离子电池电解液配方快速优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂电池测试领域，具体涉及一种锂离子电池电解液配方快速优化方法；包括下述步骤：步骤1：根据现有配方配制一种锂离子电池电解液；步骤2：组装简易电池；步骤3：简易电池进行充放电循环测试，同时保持一定的循环次数间隔进行红外光谱测试，观察电解液中各种添加剂的消耗速度和电池容量变化。本发明提供了一种无需制成电池成品、无需进行长时间循环，仅通过观察循环过程中电解液的原位红外光谱变化，即可推断各种添加剂的消耗速率，进而快速优化电解液配方的方法。

Description

锂离子电池电解液配方快速优化方法
技术领域
本发明属于锂电池测试领域，具体涉及一种锂离子电池电解液配方快速优化方法。
背景技术
锂离子电池比能量高，比功率大，循环次数多，放电电压平稳，储存寿命长且绿色环保，广泛应用于消费类电子设备和电动汽车行业。电解液承担着传导锂离子的重任，是锂离子电池获得更高能量密度和更安全性能的关键因素，因此开发新型电解液和优化电解液配方至关重要。
常规的评测电解液的方法是制成锂离子电池后注入不同电解液进行循环测试，通过循环性能来筛选和调整电解液配方，此方法无法得知各种添加剂的分解速度且耗时耗力。本发明提供了一种更简单、更有针对性的快速优化电解液配方的方法，无需进行长时间电池循环，只需借助原位红外测试观察添加剂的消耗速率，即可有针对性地调整其含量从而优化电解液配方。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种锂离子电池电解液配方快速优化方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种锂离子电池电解液配方快速优化方法,包括下述步骤：
步骤1：根据现有配方配制一种锂离子电池电解液；
步骤2：将正极片、负极片、隔膜进行打孔，并用原位红外样品池、步骤1配制的电解液、以及打孔后的正极片、负极片、隔膜和组装简易电池；
步骤3：对步骤2中组装的简易电池进行充放电循环测试，同时保持一定的循环次数间隔进行红外光谱测试，观察电解液中各种添加剂的消耗速度和电池容量变化；
步骤4：根据步骤3得到的结果，适当调整电解液中各添加剂的添加量。消耗速率较快的添加剂需求量较大。
步骤2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。
所述的电解液包括下述质量份组分：锂盐11-15份；功能添加剂1-10份，有机溶剂75-90份。
所述锂盐为六氟磷酸锂LiPF6、四氟硼酸锂LiBF4、六氟砷酸锂LiAsF6、高氯酸锂LiClO4、双氟磺酰亚胺锂LiFSI、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI中的一种或多种混合。
所述有机溶剂为碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC，碳酸丙烯酯PC，碳酸二乙酯DEC中的一种或几种。
所述功能添加剂选自氟代碳酸乙烯酯FEC、碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、硫酸乙烯酯DTD、三(三甲基硅烷硼酸酯)TMSB中的一种或多种混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种无需制成电池成品、无需进行长时间循环，仅通过观察循环过程中电解液的原位红外光谱变化，即可推断各种添加剂的消耗速率，进而快速优化电解液配方的方法。
附图说明：
图1为电解液E1的原位红外光谱图；
图2为使用电解液E1的简易电池循环曲线；
图3为使用电解液E1和E2的电池循环曲线；
图4为简易电池的使用示意图。
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。
一种锂离子电池电解液配方快速优化方法,包括下述步骤：
配制一种锂离子电池电解液E1，其中锂盐LiPF6占比13％，溶剂EC:EMC＝3:7占比83％，添加剂A为TMSB占比2％，添加剂B为VC占比2％。
将电解液E1、打孔的正极片、负极片、隔膜和原位红外样品池组装成简易电池图4示出。测试电解液E1的红外光谱吸收峰，如图1中L1所示。实验时，光源5发射的红外线，通过干涉仪6干涉后进入原位红外样品池8；通过正极片2、隔膜3、负极片1上的小孔4进入检测器7；即可显示电解液中的红外光谱图。
对简易电池进行充放电测试，设置合适的循环电流和截止电压，循环数据如图2所示。依次测试循环20次和40次后电解液E1的红外光谱吸收峰，如图1中L2和L3所示。
如图1所示，经过20次充放电循环，添加剂A的红外光谱特征峰(970cm-1,1350cm-1)已经消失，而添加剂B的特征峰(1750cm-1)在40次循环后变化不明显。由此可知添加剂A的消耗速率更快。同时，如图2所示，电池的容量保持率在第20次循环前后发生明显下降，可见添加剂A的添加量对电池的循环性能影响较大，添加剂B的影响不明显。
根据以上分析，适当调整电解液E1的配方：锂盐LiPF6占比13％，溶剂EC:EMC＝3:7占比81％，添加剂A为TMSB占比5％，添加剂B为VC占比1％，记为电解液E2。
图3为制成电池后，使用两种电解液E1、E2的电池循环效果对比图，实际测试结果与预测一致。
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 (7)

1.一种锂离子电池电解液配方快速优化方法,其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：根据现有配方配制一种锂离子电池电解液；
步骤2：将正极片、负极片、隔膜进行打孔，并用原位红外样品池、步骤1配制的电解液、以及打孔后的正极片、负极片、隔膜和组装简易电池；
步骤3：对步骤2中组装的简易电池进行充放电循环测试，同时保持一定的循环次数间隔进行红外光谱测试，观察电解液中各种添加剂的消耗速度和电池容量变化；
步骤4：根据步骤3得到的结果，适当调整电解液中各添加剂的添加量；消耗速率较快的添加剂需求量较大。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液配方快速优化方法,其特征在于，步骤2正极片直径为10mm、负极片的直径为12mm、隔膜的直径为13mm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液配方快速优化方法,其特征在于，步骤2中打孔的直径为1mm。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液配方快速优化方法,其特征在于，所述的电解液包括下述质量份组分：锂盐11-15份；功能添加剂1-10份，有机溶剂75-90份。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液配方快速优化方法,其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂LiPF6、四氟硼酸锂LiBF4、六氟砷酸锂LiAsF6、高氯酸锂LiClO4、双氟磺酰亚胺锂LiFSI、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiTFSI中的一种或多种混合。
6.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液配方快速优化方法,其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC，碳酸丙烯酯PC，碳酸二乙酯DEC中的一种或几种。
7.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液配方快速优化方法,其特征在于，所述功能添加剂选自氟代碳酸乙烯酯FEC、碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、硫酸乙烯酯DTD、三(三甲基硅烷硼酸酯)TMSB中的一种或多种混合。
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