CN114142096A - 一种降低锂离子电池低soc阻抗方法 - Google Patents

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王蓉蓉
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Abstract

本发明提出了一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法，包括以下步骤：S1、选用单面涂覆的同一批电池的正极极片和负极极片，将上述正极极片、负极极片、参比电极和电解液组装成软包三电极电池，其中软包三电极电池的N/P值为1.3‑2.3；S2、将化成后的电池，循环测试几周后再放电至同一SOC下，记录三电极数据；S3、置于恒温箱内静置后，进行EIS测试；S4、分析电池的最后一次充电的正极对参比曲线、交流阻抗谱图及阻抗值。本发明方法简单易行，在整个测试过程均保持了电池的密封性，排除外来因素的干扰，具有较好的应用前景。

Description

一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法。
背景技术
阻抗是影响锂离子电池性能的一个重要参数，电池阻抗过大会导致电池充放电过程极化较大，影响电池容量的发挥。结合三电极数据发现，锂离子电池低SOC(即电池的电荷状态)的阻抗主要是正极阻抗占主导地位，且正极阻抗随着SOC的增加呈现减小的趋势，而负极阻抗在全SOC范围内变化较为平缓，如图1所示。研究表明在锂离子电池充放电过程中，其阻抗值的大小与电池的电荷状态有关，随着SOC的增加，电池阻抗呈现先减小后平稳变化的趋势，在低SOC时电池阻抗最大，如何降低锂离子电池在低SOC时的阻抗是目前亟需解决的问题。
发明内容
基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法。
本发明提出的一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法，包括以下步骤：
S1、选用单面涂覆的同一批电池的正极极片和负极极片，将上述正极极片、负极极片、参比电极和电解液组装成软包三电极电池，其中软包三电极电池的N/P值为1.3-2.3；
S2、将化成后的电池，循环测试几周后再放电至同一SOC下，记录三电极数据；
S3、置于恒温箱内静置后，进行EIS测试；
S4、分析电池的最后一次充电的正极对参比曲线、交流阻抗谱图及阻抗值。
优选的，在步骤S2中，所述循环测试包括以下步骤：将电池静置9-11min，恒定电流充电至满电，满电搁置10-30h后，再恒定电流放电至空电，重复上述循环测试数周。
优选的，在步骤S2中，所述恒定电流充电电流X≤0.5C，所述恒定电流放电电流X≥1C。
优选的，在步骤S2中，所述恒定电流充电电流X为0.05C。
优选的，在步骤S2中，所述恒定电流放电电流X为1C。
优选的，在步骤S2中，所述SOC范围为0％SOC≤SOC≤30％SOC。
优选的，在步骤S2中，电池循环过程中均采用高精度多通道记录来记录全电池电池、正极对参比电压及负极对参比电压，采点时间t≤30s.
优选的，在步骤S2中，采点时间t为1s。
优选的，在步骤S3中，所述恒温箱的温度为T，10℃≤T≤55℃，静置时间为2-5h。
优选的，在步骤S3中，所述恒温箱的温度T为25℃。
本发明提出的一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法，通过将锂离子电池正极极片面积缩小，N/P过大，并将电池在满电态下搁置，由于与正极重叠的负极区域与未与正极重叠的负极区域存在锂离子浓度差，促使锂离子迁移到负极边缘区域，在大倍率放电后，该部分活性锂无法及时迁回至正极，而在负极表面形成SEI膜，致使低SOC时锂离子电池的正极电势升高，从而降低电池的阻抗。本发明方法简单易行，在整个测试过程均保持了电池的密封性，排除外来因素的干扰，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为锂离子电池不同SOC下三电极的阻抗数据图；
图2为本发明提出的一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法的流程图；
图3为本发明实施例与对比例的充电正极对参比曲线图；
图4为本发明实施例与对比例的EIS阻抗谱图。
具体实施方式
参照图2，本发明提出一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法，包括以下步骤：
S1、选用单面涂覆的同一批电池的正极极片和负极极片，将上述正极极片、负极极片、参比电极和电解液组装成软包三电极电池，其中软包三电极电池的N/P值为1.3-2.3；
S2、将化成后的电池，循环测试几周后再放电至同一SOC下，记录三电极数据；
S3、置于恒温箱内静置后，进行EIS测试；
S4、分析电池的最后一次充电的正极对参比曲线、交流阻抗谱图及阻抗值(即欧姆阻抗(Rs)，膜阻抗(Rf)以及电荷转移阻抗(Rct))。
本发明通过将锂离子电池正极极片面积缩小，并将电池在满电态下搁置，由于与正极重叠的负极区域与未与正极重叠的负极区域存在锂离子浓度差，促使锂离子迁移到负极边缘区域，在大倍率放电后，该部分活性锂无法及时迁回至正极，而在负极表面形成SEI膜，致使低SOC时锂离子电池的正极电势升高，从而降低电池的阻抗。
实施例
S1、选用单面涂覆的同一批三元电池的正极极片和负极极片，正极极片的面积小于负极极片的面积，将上述正极极极片、负极极片、参比和电解液组装成N/P≈1.6的三电极电池；
S2、将上述电池进行化成化，搁置10min，0.05C充电至满电，搁置15h，1C放电至空电，循环测试5周后放电至0％SOC，记录三电极数据；
S3、将上述电池置于25℃恒温箱内静置后，进行EIS测试；
S4、分析电池的最后一次充电的正极对参比曲线、交流阻抗谱图及阻抗值。
对比例
S1、选用单面涂覆的同一批三元电池的正极极片和负极极片，将上述正极极极片、负极极片(负极极片面积与实施例的负极极片面积保持一致)、参比和电解液组装成N/P≈1.1的三电极电池；
S2、将上述电池进行化成化，搁置10min，0.05C充电至满电，搁置15h，1C放电至空电，循环测试5周后放电至0％SOC，记录三电极数据；
S3、将上述电池置于25℃恒温箱内静置后，进行EIS测试；
S4、分析电池的最后一次充电的正极对参比曲线、交流阻抗谱图及阻抗值。
对比分析实施例、对比例两组电池充电的正极对参比曲线(图3)可以看出，同一SOC下，正极小面积的正极电势高于正常电池的正极电势，表明本发明方法可以有效的增加锂离子电池低SOC下的正极电势。结合其相同状态下的EIS谱图(图4)可以看出，正极小面电池的阻抗小于正常电池的阻抗，拟合数据显示主要为电化学转移阻抗的减小，EIS具体拟合数据如下表：
Figure BDA0003312548260000041
综合上述实验现象可以看出，本发明方法可以有效的降低锂离子电池低SOC时的阻抗。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选用单面涂覆的同一批电池的正极极片和负极极片，将上述正极极片、负极极片、参比电极和电解液组装成软包三电极电池，其中软包三电极电池的N/P值为1.3-2.3；
S2、将化成后的电池，循环测试几周后再放电至同一SOC下，记录三电极数据；
S3、置于恒温箱内静置后，进行EIS测试；
S4、分析电池的最后一次充电的正极对参比曲线、交流阻抗谱图及阻抗值。
2.根据权利要求1所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S2中，所述循环测试包括以下步骤：将电池静置9-11min，恒定电流充电至满电，满电搁置10-30h后，再恒定电流放电至空电，重复上述循环测试数周。
3.根据权利要求2所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S2中，所述恒定电流充电电流X≤0.5C，所述恒定电流放电电流X≥1C。
4.根据权利要求3所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S2中，所述恒定电流充电电流X为0.05C。
5.根据权利要求3所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S2中，所述恒定电流放电电流X为1C。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S2中，所述SOC范围为0％SOC≤SOC≤30％SOC。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S2中，电池循环过程中均采用高精度多通道记录来记录全电池电池、正极对参比电压及负极对参比电压，采点时间t≤30s。
8.根据权利要求7所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S2中，采点时间t为1s。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S3中，所述恒温箱的温度为T，10℃≤T≤55℃，静置时间为2-5h。
10.根据权利要求9所述的降低锂离子电池低SOC阻抗方法，其特征在于，在步骤S3中，所述恒温箱的温度T为25℃。
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