一种锂离子电池最优N/P比的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，包括：S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池；S2.对上述锂离子电池进行充放电测试，记录充放电曲线；S3.确定上述两种锂离子电池的初始析锂电压；S4.绘制N/P‑初始析锂曲线；S5.确定待设计锂离子电池的工作电压，基于所述工作电压确定其初始析锂电压；并根据上述N/P‑初始析锂曲线确定待设计锂离子电池的N/P比；S6.依据如下公式确定待设计锂离子电池最优N/P比：最优N/P比=待设计锂离子电池的N/P比+na；其中，n为锂离子电池的安全系数；a为N/P比的增减梯度值。本发明专利技术中只需通过设计两种过量比的锂离子电池便能确定最优N/P比，该方法操作简单、易行，适用性好，在电池设计方面具有很好的应用前景。

A method to determine the optimal n / P ratio of lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池最优N/P比的确定方法
本专利技术涉及了锂离子电池
，特别是涉及了一种锂离子电池最优N/P比的确定方法。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池具有高比能量、寿命长、绿色低碳等优点，在电动汽车、电子消费品中得到广泛应用。然而不合理的锂离子电池设计就会很容易引发电池内部的热失控，导致电池着火、爆炸等不安全事故的发生。N/P比是电芯设计和使用过程中最重要的参数之一，其是指单位面积上负正极材料的实际容量的比，一般要求N/P比大于1，以确保电池的正常使用性能和安全性。在电芯制作过程中，控制N/P比，可协助确定面密度、活性物质含量等参数，辅助确定电芯使用各阶段“正负极有效容量”比值；在电芯使用过程中，N/P比决定电芯性能。但实际上，在电芯整个周期内，N/P比难以准确测定。这是因为在电芯设计过程中，正负极材料实际工作电压窗口难以确定，因此正负极可逆克容量和效率为估计值；而电芯工作过程中，正负极材料不断衰减，使电极可逆克容量不同程度降低。基于此，针对不同电芯体系，设计的过量比直接决定了电芯的电化学性能。但目前并无可靠方法确定锂离子电池最优N/P比。因此，提供一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，已经成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了弥补已有技术的缺陷，本专利技术提供一种锂离子电池最优N/P比的确定方法。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，包括如下步骤：S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池；S2.对上述具有不同N/P比的两种锂离子电池分别进行充放电测试，记录充放电曲线；S3.基于所述充放电曲线确定上述两种锂离子电池的初始析锂电压；S4.以上述两种锂离子电池的N/P比为横坐标，初始析锂电压为纵坐标，绘制N/P-初始析锂曲线；S5.确定待设计锂离子电池的工作电压，基于所述工作电压确定其初始析锂电压；并根据上述N/P-初始析锂曲线确定待设计锂离子电池的N/P比；S6.依据如下公式确定待设计锂离子电池最优N/P比：最优N/P比=待设计锂离子电池的N/P比+na；其中，n为锂离子电池的安全系数；a为N/P比的增减梯度值。进一步地，步骤S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池的具体操作为：（1）分别确定正极活性材料和负极活性材料的克容量和效率；（2）基于所述克容量和效率，计算正极材料首次充电容量和负极材料首次充电容量；（3）根据公式计算N/P比，其中公式为：N/P比=(负极材料首次充电容量÷负极活性物质含量×负极面密度）÷（正极材料首次充电容量÷正极活性物质含量×正极面密度）。进一步地，步骤S1中两种锂离子电池的N/P比均小于1。进一步地，所述充放电曲线包括放电曲线和充电曲线；所述充放电曲线以锂离子电池的电压做纵坐标、容量做横坐标。进一步地，步骤S3.基于所述充放电曲线确定初始析锂电压的操作为：（1）基于所述放电曲线确定所述放电曲线在放电初始阶段出现析锂平台对应的放电时间，根据所述放电时间和放电电流计算析锂容量；（2）采集所述锂离子电池的充电容量；（3）基于所述充电容量和析锂容量的差值，获得初始析锂容量；（4）提取所述充电曲线中对应所述初始析锂容量的电压，即为初始析锂电压。进一步地，所述n的范围为0.01-10；所述a的范围为0.01-10。进一步地，待设计锂离子电池的正极活性材料为高镍材料，负极活性材料为石墨时，a为0.1。进一步地，所述待设计锂离子电池在高温条件下作业时，n为0.5；所述待设计锂离子电池在在低温-10℃条件下作业时，n为6；所述待设计锂离子电池在常温下作业时，n为2。进一步地，充放电测试为：在25℃±2℃的恒温环境下，将锂离子电池以设定倍率恒流充电至充电截止电压；充电结束后静置；以该设定倍率恒流放电至放电截止电压。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术中只需通过设计两种过量比的锂离子电池便能确定最优N/P比，该方法操作简单、易行，适用性好，在电池设计方面具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1的放电曲线；图2为本专利技术实施例1的充电曲线；图3为本专利技术实施例1的N/P-初始析锂曲线。具体实施方式本专利技术中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本专利技术中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本专利技术的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，包括如下步骤：S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池；S2.对上述具有不同N/P比的两种锂离子电池分别进行充放电测试，记录充放电曲线；S3.基于所述充放电曲线确定上述两种锂离子电池的初始析锂电压；S4.以上述两种锂离子电池的N/P比为横坐标，初始析锂电压为纵坐标，绘制N/P-初始析锂曲线；S5.确定待设计锂离子电池的工作电压，基于所述工作电压确定其初始析锂电压；并根据上述N/P-初始析锂曲线确定待设计锂离子电池的N/P比；S6.依据如下公式确定待设计锂离子电池最优N/P比：最优N/P比=待设计锂离子电池的N/P比+na；其中，n为锂离子电池的安全系数；a为N/P比的增减梯度值。具体地，步骤S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池的具体操作为：（1）分别确定正极活性材料和负极活性材料的克容量和效率；（2）基于所述克容量和效率，计算正极材料首次充电容量和负极材料首次充电容量；（3）根据公式计算N/P比，其中公式为：N/P比=（负极材料首次充电容量÷负极活性物质含量×负极面密度）÷（正极材料首次充电容量÷正极活性物质含量×正极面密度）。其中，步骤S1中两种锂离子电池的N/P比均小于1，作为举例，两种锂离子电池的N/P比分别为0.9、0.95，但不局限于此，本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，其特征在于，其包括如下步骤：/nS1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池；/nS2.对上述具有不同N/P比的两种锂离子电池分别进行充放电测试，记录充放电曲线；/nS3.基于所述充放电曲线确定上述两种锂离子电池的初始析锂电压；/nS4. 以上述两种锂离子电池的N/P比为横坐标，初始析锂电压为纵坐标，绘制N/P-初始析锂曲线；/nS5.确定待设计锂离子电池的工作电压，基于所述工作电压确定其初始析锂电压；并根据上述N/P-初始析锂曲线确定待设计锂离子电池的N/P比；/nS6.依据如下公式确定待设计锂离子电池最优N/P比：最优N/P比=待设计锂离子电池的N/P比+na；其中，n为锂离子电池的安全系数；a为N/P比的增减梯度值。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池；
S2.对上述具有不同N/P比的两种锂离子电池分别进行充放电测试，记录充放电曲线；
S3.基于所述充放电曲线确定上述两种锂离子电池的初始析锂电压；
S4.以上述两种锂离子电池的N/P比为横坐标，初始析锂电压为纵坐标，绘制N/P-初始析锂曲线；
S5.确定待设计锂离子电池的工作电压，基于所述工作电压确定其初始析锂电压；并根据上述N/P-初始析锂曲线确定待设计锂离子电池的N/P比；
S6.依据如下公式确定待设计锂离子电池最优N/P比：最优N/P比=待设计锂离子电池的N/P比+na；其中，n为锂离子电池的安全系数；a为N/P比的增减梯度值。


2.如权利要求1所述的锂离子电池最优N/P比的确定方法，其特征在于，步骤S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池的具体操作为：（1）分别确定正极活性材料和负极活性材料的克容量和效率；（2）基于所述克容量和效率，计算正极材料首次充电容量和负极材料首次充电容量；（3）根据公式计算N/P比，其中公式为：N/P比=(负极材料首次充电容量÷负极活性物质含量×负极面密度）÷（正极材料首次充电容量÷正极活性物质含量×正极面密度）。


3.如权利要求1所述的锂离子电池最优N/P比的确定方法，其特征在于，步骤S1中两种锂离子电池的N/P比均小于1。


4.如权利要求1所述的锂离子电池最优N/P比的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高红，曹志颖，夏进阳，宋华杰，陈辉，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44