一种锂离子电池正极材料的性能判断方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极材料的性能判断方法，涉及锂电池正极材料领域，该方法包括如下步骤：取锂离子电池正极材料，将其制作成电池，并进行充放电循环，待充放电循环完成后，测得其容量保持率，接着再取出电池的极片，并对极片上的金属溶出物进行检测，便可测得金属溶出物中各金属成分的含量，然后根据此测定结果，并结合电池在充放电循环完成后的容量保持率一起进行分析，即可判断锂离子电池正极材料的性能。本发明专利技术采用的方法简单、高效、精确，能够准确的检测出电池在进行充放电循环后其金属溶出物的量，结果误差小、准确率高，以此给准确判断锂离子电池正极材料的性能提供了有力依据。

A Performance Judgment Method for Cathode Materials of Lithium Ion Batteries

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料的性能判断方法
本专利技术涉及锂电池正极材料
，尤其是一种判断锂离子电池正极材料性能好坏的方法。
技术介绍
目前，随着环保要求的提高以及新能源的发展，电动汽车等项目得到大力推广与应用，而在这个过程中对电池的性能要求也越来越高，为了满足汽车续航里程、电池能量密度的需求，正极材料正得到广泛的关注，特别是三元正极材料，各大材料厂家也都在努力进一步提升三元正极材料的性能。此外，现在已经市场化的锂离子电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，正极材料作为锂离子电池四大关键主材之一，其在锂离子电池的总成本中占据40％以上的比例，并且正极材料成本直接决定电池成本高低，正极材料的性能直接影响了锂离子电池的各项性能指标，所以正极材料在锂离子电池中占据核心地位。正极材料在被生产出来后会有一定金属元素的溶出，在被制作成锂离子电池进行使用后，在电池的充放电过程中也会伴随着金属元素的溶出。比如，就镍钴锰三元正极材料而言，将其制作成锂离子电池后，Ni、Co、Mn金属元素就会伴随着电池充放电而同时进行溶出，在电池的充放电过程中，三元正极材料中的Ni、Co、Mn会溶出在正极材料表面，如果Ni、Co、Mn元素溶出过多，就会影响电池的容量、循环和自放电等性能。因此，可知，对于生产出的正极材料，如果要准确判断该正极材料制成锂离子电池后该电池在接下来使用过程中性能的好坏情况，就需要先对该正极材料进行性能测试，最后以此测试结果为判断依据；而正极材料的性能好坏则又可以通过测定正极材料表面的金属溶出物为判定指标。目前，现有技术中有通过金属溶出检测来判断正极材料性能如何的情况，即通过测定金属溶出物的多少来判断正极材料的性能好坏，可知的主要是传统的钴溶出检测方法，该方法是取钴酸锂正极材料，并使正极材料为粉末状，然后使用电解液进行浸润，再经过高温、静置等一系列条件后，最后测试待测液体中溶出的离子态金属含量。该方法测试出的结果误差较大，同时此测试结果也不能成为准确判断正极材料制成锂离子电池后该电池在以后使用过程中其具体性能情况如何的指标或依据。
技术实现思路
本专利技术为了能够准确的判定正极材料在制作成锂离子电池后在接下来使用过程中该电池性能的好坏程度，提供了一种锂离子电池正极材料的性能判断方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种锂离子电池正极材料的性能判断方法，包括如下步骤：取锂离子电池正极材料，将其制作成电池，并对电池进行充放电循环，待充放电循环完成后，测得其容量保持率，接着再对电池进行拆解，取出其极片，并对极片上的金属溶出物进行检测，便可测得金属溶出物中各金属成分的含量，然后根据此测定结果，并结合电池在充放电循环完成后的容量保持率一起进行分析，即可判断锂离子电池正极材料的性能。进一步地，所述对极片上的金属溶出物进行检测的方法，具体包括如下步骤：(a)使用电解液对极片进行浸润，并对整个浸润过程进行超声，超声后取出极片，即得浸润液，接着使用滤纸将浸润液过滤至容器中，之后又通过微孔滤膜过滤器对容器中的溶液进行再次过滤，即得过滤液；(b)对过滤液进行加热，直至溶液完全蒸干，接着往蒸干后剩余的固体物中加入酸对其进行酸浸，并同时煮沸，待冷却后，将得到的溶液进行定容，即得待测液，最后使用检测设备检测待测液中的金属成分，即可获得测定结果。本专利技术的目的在于能够准确的判断正极材料制作成锂离子电池后在后续使用过程中该电池会有怎样的性能状况，为实现这个目的，本专利技术便对正极材料的性能进行测试，最后以正极材料的性能测试情况来表示锂离子电池在接下来使用中的性能好坏，这是因为正极材料在锂电池中占据核心地位，正极材料的性能直接影响锂电池的各项性能指标；并且，因生产出的正极材料会发生一定金属元素的溶出，同时正极材料制成电池后，金属元素的溶出也是伴随着电池充放电同时进行的，金属元素会溶出在正极材料表面，而金属元素的溶出会影响相关性能，所以本专利技术中旨在基于测试正极材料中金属溶出量来彰显正极材料的性能情况。对于本专利技术，首先取生产出的锂电池正极材料，将正极材料制作成电池，并让电池进行一定的充放电循环，循环结束后电池具有相应的容量保持率，同时取出电池的极片，使用电解液对极片进行浸润，此处电解液的作用是为了让极片上的金属溶出物完全溶解于电解液中，而浸润过程进行超声也是为了能够促进金属溶出物更好的溶解于电解液，保证金属溶出物完全溶解，提高最终测试准确率；之后浸润液先经滤纸过滤，又经微孔滤膜过滤器，进行两重过滤，这样能尽可能的去除溶液中的杂质，排除检测时杂质的干扰，提升检测精确度；接着对经过滤后得到的过滤液进行加热蒸干，其目的在于除去电解液，让电解液物质挥发，从而实现与金属溶出物的分离，而蒸干后剩余的固体物中金属物质是以金属氧化物的形式存在的，所以加入酸对固体物进行酸浸后，能实现金属物质在溶液中以离子态的形式存在，再将酸浸液加热煮沸，可以加强酸浸效果，保证金属氧化物与酸反应完全；这之后将溶液定容，可得待测液，最后使用检测设备对待测液中的金属成分进行测定，便可获得相关的测定结果。现有技术中采用的金属溶出检测方法，其目的也是用于测试正极材料的性能，同时与本专利技术一样，现有技术也是基于测试正极材料中金属溶出量多少来彰显正极材料的性能情况，但是虽然如此，本专利技术与现有技术为测试正极材料中金属溶出量所采用的方式是不同的，最后所取得的效果也是不同的。现有技术的金属溶出检测方法，是先取制得的锂离子电池正极材料粉末，之后直接使用电解液对正极材料粉末进行浸润，再经高温、静置等，最后测试待测液中的离子态金属含量，并仅以此单一的金属溶出量结果来分析评判正极材料性能；可以从中直观的了解到，现有技术最终要测得的金属溶出量直接是该制得的锂离子电池正极材料中的金属溶出量，通过此测试结果，其直接表征出的是该用于测试的正极材料原料在检测这个时刻的性能情况，所以此测试结果不能成为准确判断该正极材料原料在制作成锂离子电池后该锂离子电池在未来使用过程中其具体性能表现的指标或依据；此外，该金属溶出检测过程相对而言处理比较粗糙，不够精细，这会导致结果误差较大，无法精确的测出金属溶出量，从而影响判断。而对于本专利技术采用的金属溶出检测方法，其是先将制备的锂离子电池正极材料制作成电池，并对电池进行一定的充放电循环，且可知循环后电池所拥有的相应容量保持率，其次循环后的电池经拆解取出极片，接着检测极片上的金属溶出物，测得各金属成分的含量，最后结合电池的容量保持率与相应的金属溶出量二者来共同分析评判该锂离子电池正极材料原料的性能；可见，本专利技术最终测得的金属溶出量不是该所用锂离子电池正极材料原料中的金属溶出量，这里区别于上述现有技术，本专利技术最终测得的金属溶出量是将该锂离子电池正极材料原料制成电池并再经一定充放电循环后该电池内的金属溶出量，根据此测定结果，不仅可以从侧面反映出该锂离子电池正极材料在制作成电池前的性能情况，而且更为重要的是能够直接准确反映出该锂离子电池正极材料在未来使用过程中的性能好坏，即也准确反映了该正极材料在制作成锂离子电池后此电池在接下来的使用过程中会有怎样的性能表现；并且本专利技术是结合了电池的容量保持率和相应的金属溶出量二者一起来判定正极材料或者说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极材料的性能判断方法，其特征是：包括如下步骤：取锂离子电池正极材料，将其制作成电池，并对电池进行充放电循环，待充放电循环完成后，测得其容量保持率，接着再对电池进行拆解，取出其极片，并对极片上的金属溶出物进行检测，便可测得金属溶出物中各金属成分的含量，然后根据此测定结果，并结合电池在充放电循环完成后的容量保持率一起进行分析，即可判断锂离子电池正极材料的性能。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的性能判断方法，其特征是：包括如下步骤：取锂离子电池正极材料，将其制作成电池，并对电池进行充放电循环，待充放电循环完成后，测得其容量保持率，接着再对电池进行拆解，取出其极片，并对极片上的金属溶出物进行检测，便可测得金属溶出物中各金属成分的含量，然后根据此测定结果，并结合电池在充放电循环完成后的容量保持率一起进行分析，即可判断锂离子电池正极材料的性能。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料的性能判断方法，其特征是：所述对极片上的金属溶出物进行检测的方法，具体包括如下步骤：(a)使用电解液对极片进行浸润，并对整个浸润过程进行超声，超声后取出极片，即得浸润液，接着使用滤纸将浸润液过滤至容器中，之后又通过微孔滤膜过滤器对容器中的溶液进行再次过滤，即得过滤液；(b)对过滤液进行加热，直至溶液完全蒸干，接着往蒸干后剩余的固体物中加入酸对其进行酸浸，并同时煮沸，待冷却后，将得到的溶液进行定容，即得待测液，最后使用检测设备检测待测液中的金属成分，即可获得测定结果。3.如权利要求2所述的一种锂离子电池正极材料的性能判断方法，其特征是：步骤(a...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金锋，张郑，颜华，左美华，陆永威，
申请(专利权)人：宜宾锂宝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51