CN115372442A - 一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法 - Google Patents
一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115372442A CN115372442A CN202210836582.1A CN202210836582A CN115372442A CN 115372442 A CN115372442 A CN 115372442A CN 202210836582 A CN202210836582 A CN 202210836582A CN 115372442 A CN115372442 A CN 115372442A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lfp
- iron phosphate
- positive electrode
- solvent
- lithium iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 37
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L tungstic acid Chemical compound O[W](O)(=O)=O CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 41
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 72
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 36
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 27
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 18
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 18
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 18
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 18
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，涉及锂电池技术领域，包括以下步骤，包括以下步骤：步骤1，将高温固相法制备的磷酸铁锂LFP,用筛网对LFP材料进行筛分；步骤2，取步骤1中筛选后的磷酸铁锂LFP正极粉末浸没在各pH值溶剂中；步骤3，同时对浸泡时的磷酸铁锂LFP正极粉末进行搅拌；步骤4，让步骤3中搅拌完成后的溶剂静置观察溶剂变化；步骤5，对步骤4中静置完成后的溶剂收集上浮物、下沉物、溶剂做分析。本发明能准确的定性判断C包覆LFP材料的效果，以及浸泡溶液对LFP材料电化学性能影响，同时测试成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，更具体的说，本发明涉及一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法。
背景技术
自1991年索尼公司推出锂离子电池商业化应用以来，锂离子电池技术在3C、动力汽车、电动工具、储能等方面得到了飞速的发展，磷酸铁锂电池由于其安全性、成本低在新能源车、储能等上得到大力应用。
由于磷酸铁锂材料本身电导率低，因此目前普遍采用碳包覆的方法来增强材料的导电性，从而提高其电化学性能，碳包覆LFP材料具有提高导电率，还具有阻碍晶粒增长的作用。
目前评价碳包覆层主要是通过测试粉末的电阻率来表征磷酸铁锂材料粉体的导电性或通过高精度电子显微镜观察颗粒碳层的厚度及分布情况，由于粉体电阻率受到了粉体形貌、仪器设备、测试方法等因素的影响，不能很好表征材料的导电性，也不能反映碳层的包覆效果，无法准确的测出较为精密的数据，通过高精度电子显微镜观察成本过高且不能很好反应碳与颗粒之间的结合情况。
因此需要本发明涉及的一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：由于粉体电阻率受到了粉体形貌、仪器设备、测试方法等因素的影响，不能很好表征材料的导电性，也不能反映碳层的包覆效果，无法准确的测出较为精密的数据，通过高精度电子显微镜观察成本过高且不能很好反应碳与颗粒之间的结合情况，提供了一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法。
本发明的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法包括以下步骤：
步骤1，将高温固相法制备的磷酸铁锂LFP,用筛网对LFP材料进行筛分；
步骤2，取步骤1中筛选后的磷酸铁锂LFP正极粉末浸没在各pH值溶剂中；
步骤3，步骤2中同时对浸泡时的磷酸铁锂LFP正极粉末进行搅拌；
步骤4，步骤3中搅拌完成后的溶剂静置观察溶剂变化；
步骤5，步骤4中静置完成后的溶剂收集上浮物、下沉物、溶剂做分析。
进一步优选的方案，所述步骤1中，筛网为1000目-3000目的不锈钢筛网。
进一步优选的方案，所述步骤2中，磷酸铁锂LFP正极粉末取定量为10克-100克。
进一步优选的方案，所述步骤2中，各pH值溶剂的数量定量为100毫升-500毫升，PH值分别为4或6或8。
进一步优选的方案，所述步骤2中，pH溶剂为草酸、磷酸、钨酸的一种或者几种。
进一步优选的方案，所述步骤3中，搅拌时间为10分钟-180分钟。
进一步优选的方案，所述步骤4中，静置时间为2小时-360小时。
本发明的有益效果：
本发明能准确的定性判断C包覆LFP材料的效果，以及浸泡溶液对LFP材料电化学性能影响，同时测试成本较低。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明的操作流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图1具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。下述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，包括以下步骤：
步骤1，将高温固相法制备的磷酸铁锂LFP,用筛网对LFP材料进行筛分；
所述步骤1中，筛网为1000目-3000目的不锈钢筛网，优选2200目的筛网，2200目的筛网能准确细致的把磷酸铁锂LFP进行有效筛分，过2200目筛网标为LFP1，未过2200目筛网标为LFP2。
步骤2，取步骤1中筛选后的磷酸铁锂LFP正极粉末浸没在各pH值溶剂中；
所述步骤2中，磷酸铁锂LFP正极粉末取定量为10克-100克，磷酸铁锂LFP正极粉末量优选50克，50克的选取量既能满足实验的需求也不会造成原材料浪费；
所述步骤2中，各pH值溶剂的数量定量为100毫升-500毫升，优选250毫升的溶剂，250毫升的溶剂能使原料充分的进行反应，PH值分别为4或6或8，4或6或8的PH值为常见PH值，4或6或8PH值的溶剂较为容易获取。所述步骤2中，pH溶剂为草酸、磷酸、钨酸的一种或者几种，上诉几种酸成本较低，便于获取。
步骤3，步骤2中对浸泡时的磷酸铁锂LFP正极粉末进行搅拌，搅拌时间为10分钟-180分钟，优选30分钟搅拌时间，30分钟的搅拌时间能使磷酸铁锂LFP正极粉末和溶剂充分混合，能提升实验的精准性；
步骤4，步骤3中搅拌完成后的溶剂静置观察溶剂变化，静置时间为2小时-360小时，通过不同的静置时间能有效的分辨出最合适的静置时间，且能判断出此方法的可行性。
步骤5，步骤4中静置完成后的溶剂收集上浮物、下沉物、溶剂做分析。
针对不同材料，同PH值，不同静置时间，为了验证本锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法的可行性本发明提出9种具体实施例，具体实施例如下：
实施例1，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为8，静置时间为2小时，此时溶剂中Fe含量为324ppm，放电容量为155.9 mAh/g。
实施例2，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为8，静置时间为24小时，此时溶剂中Fe含量为340ppm，放电容量为156.2 mAh/g。
实施例3，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为8，静置时间为48小时，此时溶剂中Fe含量为361ppm，放电容量为153.1 mAh/g。
实施例4，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP1，PH值为8，静置时间为2小时，此时溶剂中Fe含量为421ppm，放电容量为160.3 mAh/g。
实施例5，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP1，PH值为8，静置时间为24小时，此时溶剂中Fe含量为462ppm，放电容量为159.6mAh/g。
实施例6，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP1，PH值为8，静置时间为48小时，此时溶剂中Fe含量为421ppm，放电容量为158.1 mAh/g。
实施例7，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP2，PH值为8，静置时间为2小时，此时溶剂中Fe含量为165ppm，放电容量为150.3 mAh/g。
实施例8，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP2，PH值为8，静置时间为24小时，此时溶剂中Fe含量为180ppm，放电容量为149.5 mAh/g。
实施例9，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP2，PH值为8，静置时间为48小时，此时溶剂中Fe含量为196ppm，放电容量为147.6 mAh/g。
表1实施例1-9
| 组别 | 材料 | pH值 | 静置时间（h） | 溶液中Fe含量（ppm） | 放电容量（0.1C） |
| 实施例1 | LFP | 8 | 2 | 324 | 155.9 |
| 实施例2 | LFP | 8 | 24 | 340 | 156.2 |
| 实施例3 | LFP | 8 | 48 | 361 | 153.1 |
| 实施例4 | LFP1 | 8 | 2 | 421 | 160.3 |
| 实施例5 | LFP1 | 8 | 24 | 462 | 159.6 |
| 实施例6 | LFP1 | 8 | 48 | 498 | 158.1 |
| 实施例7 | LFP2 | 8 | 2 | 165 | 150.3 |
| 实施例8 | LFP2 | 8 | 24 | 180 | 149.5 |
| 实施例9 | LFP2 | 8 | 48 | 196 | 147.6 |
观察溶液中上浮物可知，在LFP及LFP1组中可发现有颗粒悬浮在溶液表面，经EDS及SEM分析可知为一些碳纤维物及LFP细颗粒；而在LFP2组中发现有少量纤维物悬浮在溶液表面，而没有发现有LFP颗粒悬浮在溶液表面。
经过溶液浸泡后Fe元素会析出，析出Fe的含量与粒径大小有关，在碳含量一定时，则粒径小的颗粒包覆碳含量/BET比值就小，碳与颗粒表面结合力差，溶液更易侵蚀颗粒，因此Fe元素更易溶出，随着浸泡时间的延长Fe元素溶出量更多。
针对同材料，不同PH值，不同静置时间，本发明提出9种具体实施例，具体实施方式如下：
实施例10，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为8，静置时间为2小时，此时溶剂中Fe含量为324ppm，放电容量为155.9 mAh/g。
实施例11，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为8，静置时间为24小时，此时溶剂中Fe含量为340ppm，放电容量为156.2 mAh/g。
实施例12，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为8，静置时间为360小时，此时溶剂中Fe含量为691ppm，放电容量为151.15mAh/g。
实施例13，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为6，静置时间为2小时，此时溶剂中Fe含量为335ppm，放电容量为156.2mAh/g。
实施例14，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为6，静置时间为24小时，此时溶剂中Fe含量为356ppm，放电容量为157.1mAh/g。
实施例15，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为6，静置时间为360小时，此时溶剂中Fe含量为725ppm，放电容量为150.6 mAh/g。
实施例16，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为4，静置时间为2小时，此时溶剂中Fe含量为330ppm，放电容量为157.2mAh/g。
实施例17，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为4，静置时间为24小时，此时溶剂中Fe含量为348ppm，放电容量为156.4 mAh/g。
实施例18，对溶液进行ICP分析其中Fe元素含量；将下沉物在100℃真空烘箱干燥24h后制备扣电池。
制备半电池，按照w(LFP材料)：w(导电碳)：w(PVDF)=80：10:10的比例,制备纽扣测试电池正极料浆，电池正极集流体使用平展洁净的铝箔，负极用表面平展洁净的锂片(氩气手套箱内保存)，电解液为1.0mol/L的LiPF6 (PC：EC：DMC=10：30 ：60，体积比)。组装CR2430纽扣电池必须在充氩气手套箱内完成，且手套箱内H2O和O2质量分数要低于10-7。纽扣电池组装完毕后，手套箱内静置60min，接着在LANHECT2001电池测试系统上测试其充放电性质，测试条件为常温下充放电电流0.1C(20mAh/g)，电压区间为2.5~3.65V。对半电池进行电化学性能测试，材料为LFP，PH值为4，静置时间为360小时，此时溶剂中Fe含量为861ppm，放电容量为149.1 mAh/g。
表２实施例10-19
| 组别 | 材料 | pH值 | 静置时间（h） | 溶液中Fe含量（ppm） | 放电容量（0.1C） |
| 实施例10 | LFP | 8 | 2 | 324 | 155.9 |
| 实施例11 | LFP | 8 | 24 | 340 | 156.2 |
| 实施例12 | LFP | 8 | 360 | 690 | 151.5 |
| 实施例13 | LFP | ６ | 2 | 335 | 156.2 |
| 实施例14 | LFP | ６ | 24 | 356 | 157.1 |
| 实施例15 | LFP | ６ | 360 | 725 | 150.6 |
| 实施例16 | LFP | ４ | 2 | 330 | 157.2 |
| 实施例17 | LFP | ４ | 24 | 348 | 156.4 |
| 实施例18 | LFP | ４ | 360 | 861 | 149.1 |
观察溶液中上浮物可知，在LFP及LFP1组中可发现有颗粒悬浮在溶液表面，经EDS及SEM分析可知为一些碳纤维物及LFP细颗粒；
经过溶液浸泡后Fe元素会析出，pH在4~8之间变化，溶液中Fe元素含量变化不大，随着浸泡时间的延长Fe元素溶出量更多；在24h内浸泡材料克容量变化不大，变化幅度在±1.5%左右，然而随着浸泡时间延长克容量有下降趋势，综上所述经过筛选后的LFP1在PH值为8的条件下静置2小时测试出的放电容量最佳。
本发明能准确的定性判断C包覆LFP材料的效果，以及浸泡溶液对LFP材料电化学性能影响，同时测试成本较低。
Claims (7)
1.一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将高温固相法制备的磷酸铁锂LFP,用筛网对LFP材料进行筛分；
步骤2，取步骤1中筛选后的磷酸铁锂LFP正极粉末浸没在各pH值溶剂中；
步骤3，步骤2中对浸泡时的磷酸铁锂LFP正极粉末进行搅拌；
步骤4，步骤3中搅拌完成后的溶剂静置观察溶剂变化；
步骤5，步骤4中静置完成后的溶剂收集上浮物、下沉物、溶剂做分析。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，其特征在于：所述步骤1中，筛网为1000目-3000目的不锈钢筛网。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，其特征在于：所述步骤2中，磷酸铁锂LFP正极粉末取定量为10克-100克。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，其特征在于：所述步骤2中，各pH值溶剂的数量定量为100毫升-500毫升，PH值分别为4或6或8。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，其特征在于：所述步骤2中，pH溶剂为草酸、磷酸、钨酸的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，其特征在于：所述步骤3中，搅拌时间为10分钟-180分钟。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法，其特征在于：所述步骤4中，静置时间为2小时-360小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210836582.1A CN115372442A (zh) | 2022-07-17 | 2022-07-17 | 一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210836582.1A CN115372442A (zh) | 2022-07-17 | 2022-07-17 | 一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115372442A true CN115372442A (zh) | 2022-11-22 |
Family
ID=84062245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210836582.1A Pending CN115372442A (zh) | 2022-07-17 | 2022-07-17 | 一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115372442A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116609367A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-18 | 天津力神电池股份有限公司 | 目标硅负极材料的遴选方法及应用 |
-
2022
- 2022-07-17 CN CN202210836582.1A patent/CN115372442A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116609367A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-18 | 天津力神电池股份有限公司 | 目标硅负极材料的遴选方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102479942B (zh) | 一种硬碳负极材料及其制备方法和用途 | |
| CN110161417B (zh) | 一种基于三电极体系的锂离子电池析锂量化分析方法 | |
| CN112444753B (zh) | 一种锂离子电池析锂检测的阻抗测试方法 | |
| CN110676428A (zh) | 一种锂离子电池用混合正极的制备方法 | |
| CN111928805A (zh) | 一种硅基负极材料的膨胀率的测试分析方法 | |
| CN115312774A (zh) | 一种负极补锂极片预锂量确定及控制方法 | |
| CN115548482A (zh) | 一种补锂方法、电池制备方法及电池 | |
| CN115372442A (zh) | 一种锂离子电池磷酸铁锂正极材料评估方法 | |
| CN108110254B (zh) | 磷酸铁及磷酸铁复合材料作为负极在锂离子电池中的应用 | |
| CN103311518B (zh) | 锂离子二次电池用硬碳负极材料及其制备方法 | |
| CN117038856A (zh) | 负极极片、电池、电池包和用电设备 | |
| CN115172745B (zh) | 一种获取负极活性材料的方法及负极极片和锂离子电池 | |
| CN114778633B (zh) | 一种用于电化学分析的单层颗粒电极以及电化学分析方法 | |
| CN114019385B (zh) | 一种基于单频率阻抗测试的析锂检测方法 | |
| CN116145154A (zh) | 一种磷酸盐钠离子电池正极材料及制备方法 | |
| CN115692683A (zh) | 一种负极片及电池 | |
| CN108896618A (zh) | 一种检测锂离子电池正极极片残碱变化的方法及应用 | |
| CN115312769A (zh) | 补锂添加剂及其粒径控制方法和应用 | |
| CN109585819A (zh) | 一种高容量锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法 | |
| CN111551572B (zh) | 一种快速评估石墨材料在电池中的循环性能的方法 | |
| CN112268916B (zh) | 一种快速表征锂离子电池用二元正极材料性能的方法 | |
| CN114300685B (zh) | 负极材料、制备方法及包含该负极材料的电化学装置 | |
| CN113358714B (zh) | 一种磷酸铁锂中三价铁含量的测试方法 | |
| CN112391671B (zh) | 一种废旧三元多晶材料重构三元单晶材料方法 | |
| Seidl et al. | Comparison of Electronic Resistance Measurement Methods and Influencing Parameters for Lmfp and High-Nickel Ncm Cathodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |