CN113433465B - 一种确定电池中电解液的注液量的方法 - Google Patents

一种确定电池中电解液的注液量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种确定电池中电解液的注液量的方法。所述方法包括以下步骤:对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液,经过负压化成后得到电池,对所述电池进行性能测试,根据测试结果,确定所需的注液系数,用所述注液系数计算注液量。本发明提供的制备方法简单易行并具有很强的现实意义,可以实现已知容量电池的电解液注液量的选择;本发明提供的制备方法可以优化电解液注液量的使用,在保证电池性能的同时控制成本,避免了大量繁杂的理论计算结果,锂离子电池的容量与电解液对应关系简单,具有较低的操作门槛。

Description

一种确定电池中电解液的注液量的方法
技术领域
本发明属于电池技术领域,涉及一种确定电池中电解液的注液量的方法。
背景技术
锂离子二次电池由于其输出电压高、循环性能好、能量密度高以及环境友好性而被广泛地应用在消费类电子产品、动力和储能等领域。新能源电动车行业,被认为是未来替代燃油车的新兴领域,而电池的支出被认为是占据成本中最大的份额。为了更好地满足人民的生产生活需要,电动车的轻便性、持续性和安全性受到了越来越多的关注,这就要求电动车配组的电池具有更高的能量密度、更好的循环稳定性以及更可靠的安全性,从而给电池的生产企业更高的期望和更大的压力。
电池是一种化学能转化成电能的系统,具有复杂性和多变性,其影响性能因素有很多,比如正负极活性物质的晶型结构和颗粒尺寸、粘结剂和导电剂的比例及浓度、隔膜的孔隙率和水分含量以及电解液的摩尔浓度和溶剂的组分搭配等等。抛开上述因素,电解液的注液量同样是一个决定电池性能的关键参数。当电解液注液量较少时,电解液无法有效填充正负极极片和隔膜的空隙,更无法保证多余电解液来补充电芯与壳体间的空隙,因此就会造成电解液浸润效果不佳,锂离子传输路径变远仍至阻断,严重阻碍了锂离子在正负极之间的来回穿梭,影响正负极活性物质参与反应,导致其理论容量无法有效发挥。此外,电解液未浸润地方会使电池界面电阻增大,电池倍率性能、循环寿命衰减严重。而当电解液注液量过多时,一方面会额外增加电池的整体重量,使电池的能量密度下降,电动车的续航能力受到影响;另一方面,过多的电解液会导致成本的增加,不符合企业的利益和社会资源的高效使用。另外,电解液过多会提高电解液泄露、电解液与活性金属锂反应的概率,进一步降低了电池的安全系数并提供了电池生产中的难度如喷液现象等。因此,对于一款已知容量的锂离子电池,明确合适的电解液注液量具有很强的现实和研究意义。
目前,针对电解液注液领域,研究人员分别从注液工艺与设备、电解液注液量的计算与测量及注液化成方法三个方面进行了研究,具体内容如下:(1)注液工艺与设备。调整注液机的电解液储存和分流形式来实现电解液的高效利用并通过改善注液方式使电解液能有效浸润极片达到降低静置时间提高生产效率的目的(如CN 108390009 A,CN108054337 A,CN 103441235 A,CN 110098372A,CN 109742311 A,CN 106450142 A);(2)电解液注液量的计算与测量。关联内阻与电解液注液量的对应情况来间接表现电解液注液量的合适与否,和采用理论计算电解液在电池中的分布情况来最大化计量电解液量并计算实际情况下极片与薄膜吸附电解液的情况来衡量电解液的最佳需求量,以及优化称量设备来计量电解量的消耗量(如CN 109186711 A,CN 106595823 A,CN 109682448A和CN206804127 U);(3)注液化成方法。使用脉冲化成和高温化成相结合的方式得到紧密稳定的正极SEI膜来有效保护正极材料,和改变电解液成分来多次化成得到形貌较好的SEI膜,以及通过对圆柱形锂离子电池预化成和二次补液来降低化成产气的危害和电解液用量的一致性(如CN 110071340 A,CN 109216642 A,CN 109742451 A)。
上述现有技术的方案在一定程度上实现了电解液的有效利用、电解液需求量的计算和化成后电池整体性能的提升,但对于电解液需求量的计算还停留在理论计算阶段,其数据与电阻(此数据存在本身一致性的些微差异)、主材隔膜孔隙率(不同材料的性质差异大)及实际吸液量(受测试方法和当时环境影响大)相关联,而缺少对于一款已知设计容量的电池的合适电解液注液量需求数据,因此,探究一种确定已知容量电池的电解液注液量的方法就很有必要。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种确定电池中电解液的注液量的方法。所述方法可以在已知电池容量的前提下,快速选择合适的电解液注液量。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种确定电池中电解液的注液量的方法,所述方法包括以下步骤:
对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液,经过负压化成后得到电池,对所述电池进行性能测试,根据测试结果,确定所需的注液系数,用所述注液系数计算注液量。
本发明提供的方法给出了一种锂离子二次电池电解液注液量选择方法,该方法简单易行并具有很强的现实意义;该选择方法可以优化电解液注液量的使用,在保证电池性能的同时控制成本;3.该选择方法避免了大量繁杂的理论计算结果,锂离子电池的容量与电解液对应关系简单,具有较低的操作门槛。
本发明中,所述注液系数即为单位容量对应的电解液注入质量,其可以表示为
Figure BDA0003134502840000031
其中,ρ电解液为电解液密度,v电解液为电解液体积,p正极为正极面密度,s正极为正极涂布面积,c正极为正极活性物质实际克容量,η正极为正极活性物质质量分数。
以下作为本发明优选的技术方案,但不作为对本发明提供的技术方案的限制,通过以下优选的技术方案,可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案,所述不同的注液系数的范围为2.8-4.3g/Ah,例如2.8g/Ah、2.9g/Ah、3.0g/Ah、3.1g/Ah、3.2g/Ah、3.3g/Ah、3.4g/Ah、3.5g/Ah、3.6g/Ah、3.7g/Ah、3.8g/Ah、3.9g/Ah、4.0g/Ah、4.1g/Ah、4.2g/Ah交4.3g/Ah等。在此范围内,电池的化学性能较好且生产成本可控。本发明中,如果注液系数太低,会导致电解液浸润不充分,循环性能下降较快;如果注液系数太高,会导致制成过程中喷液、电芯能量密度低及成本偏高。
作为本发明优选的技术方案,所述以不同的注液系数进行注液中,以等步长方式变化注液系数;
优选地,所述步长为0.2-0.4g/Ah,例如0.2g/Ah、0.25g/Ah、0.3g/Ah、0.35g/Ah或0.4g/Ah等。
作为本发明优选的技术方案,所述性能测试包括容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试或倍率性能测试中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述性能测试为容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试和倍率性能测试。
优选地,所述中值电压测试为放电中值电压测试。
作为本发明优选的技术方案,所述容量测试包括充电恒流比、放电容量或首效中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述容量测试的温度为15-35℃,例如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等。
优选地,所述容量测试为先恒流充电,再恒压充电,之后先恒流放电,再恒压放电。
优选地,所述容量测试的方法包括:在15-35℃条件下(例如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等),0.8-1.2C恒流充电(例如0.8C、0.9C、1.0C、1.1C或1.2C等)至3.6-3.7V(例如3.6V、3.65V或3.7V等),再在3.6-3.7V(例如3.6V、3.65V或3.7V等)条件下恒压充电至0.04-0.06C(例如0.04C、0.05C或0.06C等),再用0.8-1.2C恒流放电(例如0.8C、0.9C、1.0C、1.1C或1.2C等)至2.4-2.6V(例如2.4V、2.5V或2.6V等),0.04-0.06C(例如0.04C、0.05C或0.06C等)恒流放电至1.8-2.2V(例如1.8V、1.9V、2.0V、2.1V或2.2V等),记录容量测试结果。此方法可以重复数次取平均。
作为本发明优选的技术方案,所述循环性能测试包括循环容量保持率。
优选地,所述循环性能测试的温度为15-35℃,例如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等。
优选地,所述循环性能测试为先恒流充电,再恒压充电,之后先恒流放电,再恒压放电,重复上述充放电步骤至设定循环次数。
优选地,所述循环性能测试的方法包括:在15-35℃条件下(例如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等),0.8-1.2C恒流充电(例如0.8C、0.9C、1.0C、1.1C或1.2C等)至3.6-3.7V(例如3.6V、3.65V或3.7V等),再在3.6-3.7V(例如3.6V、3.65V或3.7V等)条件下恒压充电至0.04-0.06C(例如0.04C、0.05C或0.06C等),再用0.8-1.2C恒流放电(例如0.8C、0.9C、1.0C、1.1C或1.2C等)至2.4-2.6V(例如2.4V、2.5V或2.6V等),0.04-0.06C(例如0.04C、0.05C或0.06C等)恒流放电至1.8-2.2V(例如1.8V、1.9V、2.0V、2.1V或2.2V等),重复上述充放电步骤至设定循环次数,记录每次循环的循环性能测试结果。
作为本发明优选的技术方案,所述电池内阻测试包括直流电阻测试。
优选地,所述电池内阻测试的温度为15-35℃,例如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等。
优选地,所述电池内阻测试的方法包括:在15-35℃条件下(例如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等),设定电池SOC为25-35%,搁置0.5-1.5h,测定末端电压为VDO,1C恒流放电30s,末端电压为V30,则直流电阻DCR=(VDO-V30)/I1,其中I1为1C放电的放电电流。
作为本发明优选的技术方案,所述中值电压测试和/或所述倍率性能测试的方法包括:在15-35℃条件下(例如15℃、20℃、25℃、30℃或35℃等),0.8-1.2C恒流充电(例如0.8C、0.9C、1.0C、1.1C或1.2C等)至3.6-3.7V(例如3.6V、3.65V或3.7V等),再在3.6-3.7V条件下(例如3.6V、3.65V或3.7V等)恒压充电至0.04-0.06C(例如0.04C、0.05C或0.06C等)。再用0.8-1.2C恒流放电(例如0.8C、0.9C、1.0C、1.1C或1.2C等)至2.4-2.6V(例如2.4V、2.5V或2.6V等),0.04-0.06C(例如0.04C、0.05C或0.06C等)恒流放电至1.8-2.2V(例如1.8V、1.9V、2.0V、2.1V或2.2V等),以此为基准,通过改变充电倍率和放电倍率,记录中值电压和/或倍率性能。
作为本发明优选的技术方案,所述电池在进行性能测试前,先进行分容和下线。
优选地,用所述注液系数计算注液量的方法为:电解液注液量=注液系数×电池容量。
作为本发明所述方法的进一步优选技术方案,所述方法包括以下步骤:
对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液,经过负压化成后得到电池,对所述电池进行性能测试,根据测试结果,确定所需的注液系数;
所述不同的注液系数的范围为2.8-4.3g/Ah,所述以不同的注液系数进行注液中,以等步长方式变化注液系数,所述步长为0.2-0.4g/Ah;
所述性能测试为容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试和倍率性能测试;
所述容量测试包括充电恒流比、放电中值电压以及放电容量或首效中任意一种或至少两种的组合;所述循环性能测试包括循环容量保持率。
本发明中,所述未注液电芯的负极和正极可以按照如下方法进行制备:
按97.2:0.5:1.1:1.2的质量比将负极活性物质石墨、导电剂SP、分散剂CMC和粘结剂SBR混合,加入去离子水作为溶剂,真空搅拌条件下制得均匀一致的浆料,其固含量在60%,细度小于11μm,粘度在4000±1000mpa·s。将负极浆料均匀的通过挤压式涂布机涂覆在集流体铜箔上面并用分段式烘箱对其进行干燥,使其面密度为138mg(冲孔机得到的圆片面积为1540mm2)。之后经过冷压、模切和分条得到不同压实密度的负极极片。
将正极活性物质磷酸铁锂、导电剂SP、粘结剂PVDF按质量比98.4:0.5:1.1进行混合,加入NMP作为溶剂,真空搅拌条件下制得均匀一致的浆料,其固含量在50%,细度小于11μm,粘度在12000±2000mpa·s。将正极浆料均匀的通过挤压式涂布机涂覆在集流体涂碳铝箔上面并用分段式烘箱对其进行干燥,使其面密度为300mg(冲孔机得到的圆片面积为1540mm2)。之后经过冷压、模切和分条得到不同压实密度的正极极片。
本发明中,电解液可以按如下方法进行配制:
将干燥的六氟磷酸锂(LiPF6)固体溶于按体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)混合溶剂中,配置成溶度为1mol/L的电解液。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提供的制备方法简单易行并具有很强的现实意义,可以确定已知容量电池的电解液注液量的方法;
(2)本发明提供的制备方法可以优化电解液注液量的使用,在保证电池性能的同时控制成本,避免了大量繁杂的理论计算结果,锂离子电池的容量与电解液对应关系简单,具有较低的操作门槛。
附图说明
图1为实施例1中各实验的循环性能测试结果图,图中的1、2、3、4、5和6分别对应序号1、序号2、序号3、序号4、序号5和序号6的实验得到的电池。
图2a为实施例1中序号1的实验得到的电池的拆解界面照片。
图2b为实施例1中序号2的实验得到的电池的拆解界面照片。
图2c为实施例1中序号3的实验得到的电池的拆解界面照片。
图2d为实施例1中序号4的实验得到的电池的拆解界面照片。
图2e为实施例1中序号5的实验得到的电池的拆解界面照片。
图2f为实施例1中序号6的实验得到的电池的拆解界面照片。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子,并不代表或限制本发明的权利保护范围,本发明保护范围以权利要求书为准。
以下为本发明典型但非限制性实施例:
实施例1
本实施例按照如下方法确定电池中电解液的注液量:
将容量为250Ah的6个未注液电芯,分别按照不同的注液系数进行电解液的注液(注液量=注液系数×容量),经过50℃静置,之后负压化成得到紧密完整的SEI膜,最后,通过分容程序对电芯进行下线处理得到测试电池,分别将这6个不同实验条件下得到的测试电池命名为序号1、序号2、序号3、序号4、序号5和序号6,其具体的注液系数和电池正负极压实密度见表1,同时记录下线时的容量、内阻、电压等数据,见表2。
表1
Figure BDA0003134502840000091
表2
电池序号 下线容量/Ah 下线电压/V 下线内阻/mΩ
1 258 3.28 0.34
2 256 3.28 0.33
3 252 3.28 0.34
4 251 3.28 0.33
5 258 3.28 0.33
6 220 3.20 0.42
从表2可以看出,不同压实密度的电池的下线容量、电压和内阻皆有所不同,其整体趋势为注液系数由3.1g·Ah-1增至4.3g·Ah-1时,电池中正极活性组分中的锂离子能够更好的通过电解液嵌入负极,电池的容量趋近或略高于设计容量;而当注液系数为2.8g·Ah-1时,过少的电解液导致锂离子无法得到充分利用也就间接影响了容量的发挥。此外,电解液量过少也导致下降电压较低和下线内阻变大等问题,进一步影响输出功率、循环性能等。
本实施例中,电解液的制备方法为:将干燥的六氟磷酸锂(LiPF6)固体溶于按体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)混合溶剂中,配置成溶度为1mol/L的电解液。
对上述6个实验条件下的电池进行性能测试,测试项目和测试条件如下:
i.容量测试
在25℃条件下,1C恒流充电至3.65V,再在3.65V条件下恒压充电至0.05C。再用1C恒流放电至2.5V,0.05C恒流放电2.0V。重复此操作3次,记录充电恒流比、放电中值电压以及放电容量和首效。
ii.循环性能测试
在25℃条件下,1C恒流充电至3.65V,再在3.65V条件下恒压充电至0.05C。再用1C恒流放电至2.5V,0.05C恒流放电2.0V。重复此操作至所需的循环次数,记录每次循环的容量保持率。
iii.电池内阻测试
在25℃条件下,设定电池SOC为30%,搁置1h,测定末端电压为VDO。1C恒流放电30s,末端电压为V30。直流电阻DCR=(VDO-V30)/I1。其中,I1为1C放电的放电电流。
iv.中值电压测试
在25℃条件下,以1C恒流充电至3.65V,再在3.65V条件下恒压充电至0.05C。再用1C恒流放电至2.5V,0.05C恒流放电2.0V为基准。通过改变充电倍率和放电倍率,记录中值电压。
上述测试结果见表3。
表3
电池序号 首效/% 中值电压/V 恒流比/% DCR内阻/mΩ 厚度/mm
1 95 3.21 96 0.35 54
2 94 3.22 97 0.34 54
3 95 3.22 97 0.35 54
4 95 3.21 96 0.34 54
5 91 3.22 94 0.35 56
6 85 3.10 84 0.45 57
表3中的厚度是指单体电芯循环后的厚度(设计值为54mm)。
从表3可以看出,电解液在合适比例时,其首效、中值电压、恒流比、DCR内阻及厚度均在理想范围内,而当注液系数过大时,电池的首效和恒流比下降,而DCR内阻及厚度却相应增加;与此同时,过小的注液系数导致首效、中值电压和恒流比急剧下降,而DCR内阻及厚度却大幅增加,这是因为过多的电解液会导致锂离子运输路径变长、电解液集聚现象变严重,而电解液缺乏则使电极极片浸润性不足、锂离子传输路径减少,电解液分解加剧等问题。
图1为实施例1中各实验的循环性能测试结果图,图中的1、2、3、4、5和6分别对应序号1、序号2、序号3、序号4、序号5和序号6的实验得到的电池。由该图可以看出:循环1000圈后,大于3.1g·Ah-1注液系数的电池都能保持较高的容量保持率,其整体在80%以上,特别是当注液系数达到4.3g·Ah-1时,电池在经历1000圈循环后仍有95%以上的容量保持率。而当注液系数为2.8g·Ah-1时,其容量在循环170圈后即低于80%,面临电池失效风险,而进一步循环数据表明,2000圈循环后容量保持率低于60%,电池已经严重失效。因此,注液系数严重影响了电池的循环性能。
图2a、图2b、图2c、图2d、图2e和图2f分别为实施例1中序号1、序号2、序号3、序号4、序号5和序号6的实验条件的得到的电池的拆解界面照片,由上述图片可以看出3.1-4.3g·Ah-1注液系数的电芯界面有少量析锂或未嵌锂现象,整体为金黄或稍浅一些,其中,4.3g·Ah-1注液系数的电芯界面最好;当注液系数为2.8g·Ah-1时,电芯界面存在大量未嵌锂问题,整体呈现暗黑色,且拆解时有浓重的电解液分解气味,其负极片反弹率也高达45%,这也是电池超厚现象的原因。
在本实施例的条件下,适宜的注液系数为3.1-4.3g·Ah-1。采用这一注液系数范围按照公式(电解液注液量=注液系数×电池容量)计算得到的注液量最为适宜。
本实施例中未注液电芯的制备方法如下:
负极:按97.2:0.5:1.1:1.2的质量比将负极活性物质石墨、导电剂SP、分散剂CMC和粘结剂SBR混合,加入去离子水作为溶剂,真空搅拌条件下制得均匀一致的浆料,其固含量在60%,细度小于11μm,粘度在4000±1000mpa·s。将负极浆料均匀的通过挤压式涂布机涂覆在集流体铜箔上面并用分段式烘箱对其进行干燥,使其面密度为138mg(冲孔机得到的圆片面积为1540mm2)。之后经过冷压、模切和分条得到不同压实密度的负极极片。
正极:将正极活性物质磷酸铁锂、导电剂SP、粘结剂PVDF按质量比98.4:0.5:1.1进行混合,加入NMP作为溶剂,真空搅拌条件下制得均匀一致的浆料,其固含量在50%,细度小于11μm,粘度在12000±2000mpa·s。将正极浆料均匀的通过挤压式涂布机涂覆在集流体涂碳铝箔上面并用分段式烘箱对其进行干燥,使其面密度为300mg(冲孔机得到的圆片面积为1540mm2)。之后经过冷压、模切和分条得到不同压实密度的正极极片。
隔膜:选取干法制备而成的聚乙烯膜作为隔膜,并在其中一面均匀涂覆氧化铝(Al2O3)作为陶瓷层。
结构件:外壳、盖板材质为铝锰合金。
方形铝壳锂离子电池的制备:
将上述材料按隔膜/负极/隔膜/正极顺序通过先导卷绕机进行卷绕成电芯,其中,隔膜起到隔离正负极极片的作用,且陶瓷面正对正极极片;用热压机对电芯进行热压整形并测定其是否短路,再通过X-Ray测试检查正负极错位情况;将通过上述测试程序的电池捆扎配对并将电芯上的极耳焊接在盖板上的软连接位置,并将此整体置于壳体内部,焊接盖板并烘烤干极片,得到未注液电芯。
综合上述实施例可知,本发明提供的制备方法简单易行并具有很强的现实意义,可以实现已知容量电池的电解液注液量的选择;本发明提供的制备方法可以优化电解液注液量的使用,在保证电池性能的同时控制成本,避免了大量繁杂的理论计算结果,锂离子电池的容量与电解液对应关系简单,具有较低的操作门槛。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (19)

1.一种确定电池中电解液的注液量的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液,经过负压化成后得到电池,对所述电池进行性能测试,根据测试结果,确定所需的注液系数,用所述注液系数计算注液量;
其中,注液系数为
Figure FDA0003727878890000011
其中,ρ电解液为电解液密度,v电解液为电解液体积,p正极为正极面密度,s正极为正极涂布面积,c正极为正极活性物质实际克容量,η正极为正极活性物质质量分数;
所述不同注液系数的范围为3.1-4.3g·Ah-1
所述以不同的注液系数进行注液中,以等步长方式变化注液系数;
所述步长为0.2-0.4g/Ah。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述性能测试包括容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试或倍率性能测试中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述性能测试为容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试和倍率性能测试。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述中值电压测试为放电中值电压测试。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述容量测试包括充电恒流比、放电容量或首效中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述容量测试的温度为15-35℃。
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述容量测试为先恒流充电,再恒压充电,之后先恒流放电,再恒压放电。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述容量测试的方法包括:在15-35℃条件下,0.8-1.2C恒流充电至3.6-3.7V,再在3.6-3.7V条件下恒压充电至0.04-0.06C,再用0.8-1.2C恒流放电至2.4-2.6V,0.04-0.06C恒流放电至1.8-2.2V,记录容量测试结果。
9.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述循环性能测试包括循环容量保持率。
10.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述循环性能测试的温度为15-35℃。
11.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述循环性能测试为先恒流充电,再恒压充电,之后先恒流放电,再恒压放电,重复上述充放电步骤至设定循环次数。
12.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述循环性能测试的方法包括:在15-35℃条件下,0.8-1.2C恒流充电至3.6-3.7V,再在3.6-3.7V条件下恒压充电至0.04-0.06C,再用0.8-1.2C恒流放电至2.4-2.6V,0.04-0.06C恒流放电至1.8-2.2V,重复上述充放电步骤至设定循环次数,记录每次循环的循环性能测试结果。
13.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述电池内阻测试包括直流电阻测试。
14.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述电池内阻测试的温度为15-35℃。
15.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述电池内阻测试的方法包括:在15-35℃条件下,设定电池SOC为25-35%,搁置0.5-1.5h,测定末端电压为VDO,1C恒流放电30s,末端电压为V30,则直流电阻DCR=(VDO-V30)/I1,其中I1为1C放电的放电电流。
16.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述中值电压测试和/或所述倍率性能测试的方法包括:在15-35℃条件下,0.8-1.2C恒流充电至3.6-3.7V,再在3.6-3.7V条件下恒压充电至0.04-0.06C;再用0.8-1.2C恒流放电至2.4-2.6V,0.04-0.06C恒流放电至1.8-2.2V,以此为基准,通过改变充电倍率和放电倍率,记录中值电压和/或倍率性能。
17.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电池在进行性能测试前,先进行分容和下线。
18.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,用所述注液系数计算注液量的方法为:电解液注液量=注液系数×电池容量。
19.根据权利要求1所述的确定电池中电解液的注液量的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液,经过负压化成后得到电池,对所述电池进行性能测试,根据测试结果,确定所需的注液系数;用所述注液系数计算注液量
所述不同的注液系数的范围为3.1-4.3g/Ah,所述以不同的注液系数进行注液中,以等步长方式变化注液系数,所述步长为0.2-0.4g/Ah;
所述性能测试为容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试和倍率性能测试;
所述容量测试包括充电恒流比、放电中值电压以及放电容量或首效中任意一种或至少两种的组合;所述循环性能测试包括循环容量保持率;
用所述注液系数计算注液量的方法为:电解液注液量=注液系数×电池容量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150198670A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 Laura Thiel State-of-charge indicator
CN108630980A (zh) * 2018-05-09 2018-10-09 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子三电极软包电池及其测试方法
CN109143106A (zh) * 2018-08-09 2019-01-04 南京卡耐新能源技术发展有限公司 一种通过交流阻抗测试快速检测电池一致性的方法
CN109186711A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池注液量的判定方式
CN109581234B (zh) * 2018-11-07 2021-01-26 上海恩捷新材料科技有限公司 一种锂离子电池一致性筛选方法
CN111463398B (zh) * 2020-03-16 2022-10-25 宁波维科电池有限公司 一种预估电池100%soc状态下电芯注液量的方法
CN112684356B (zh) * 2020-10-31 2024-06-04 浙江锋锂新能源科技有限公司 一种锂离子电池的循环测试方法

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