一种锂离子电池负极消气能力的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池负极消气能力的测试方法，所述方法包括：1)将待测电池充电至预设SOC值，然后解剖电池得到正极和负极；2)将所述正极和负极取出，用于制备待测样品，包括：制备正极包，其N/P比为0:1；制备负极包，其N/P比为1:0；制备电池包，其N/P比为(0～1):(1～0)且不含1:0也不含0:1；3)测试样品在不同时刻的体积或压强，计算不同时刻正极包与负极包和/或电池包的体积差值△v＝|v

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极消气能力的测试方法
本专利技术涉及新能源
，涉及一种锂离子电池负极消气能力的测试方法。
技术介绍
地球化石能源的日益消耗以及因此造成的环境问题为人类敲响了能源应用的警钟，一方面必须开发和利用可再生能源，减少对单一的化石能源的依赖，另一方面要对化石能源消耗产生的有害物质进行控制与无害化处理。针对这些问题，用电能替换现有的化石能源驱动汽车，即发展动力电池汽车成为各国努力的方向之一。根据电动汽车的不断推广，人们对电动车的要求越来越高，目前电动汽车的续航里程同样是限制电动车发展的因素之一，为提高电动车的续航里程，高镍三元材料成为重要的选择之一，但该材料的应用会出现电池产气、故障等问题，直接影响电池的安全性能和循环寿命，因此研究电池内部气体变化对改善电池性能十分重要，目前人们对电池负极消气的研究较少。从文献中调研相关报道，目前采用的方法主要是将负极片放入铝塑袋内然后通入CO2，测试体积变化，该方法简单便捷，对负极吸收气体针对性强，且不受其他杂质气体影响，主要评估负极消除纯CO2气体的能力。但电池在使用过程中，内部反应复杂，气体成份非单一某一种纯气体，其中还包含一氧化碳、乙烯、甲烷等，使用现有方法评估负极消单一气体(CO2)能力，不能充分评估电池内部整体的气体变化情况，且不能排除气体之间的相互影响，对评估电池内部整体的气体变化情况存在不足、对实际分析有一定偏差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种锂离子电池负极消气能力的测试方法。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子电池负极消气能力的测试方法，所述方法包括：(1)将待测电池充电至预设SOC值，然后解剖电池得到正极和负极；(2)将步骤(1)所述正极和负极取出，用于制备待测样品，包括：采用正极注入电解液密封制备正极包，所述正极包的N/P比为0:1；采用负极注入电解液密封制备负极包，所述负极包的N/P比为1:0；采用正极、负极和隔膜制备电池包，所述电池包的N/P比为(0～1):(1～0)且不含1:0也不含0:1；所述N/P比为负极单位面积容量与正极单位面积容量比值；(3)测试样品在不同时刻的体积或压强，具体包括：测试正极包在不同时刻的体积v0或压强p0，以及负极包和/或电池包在不同时刻的体积v或内部压强p，计算不同时刻正极包与负极包和/或电池包的体积差值Δv＝|v0-v|或压强差值Δp＝|p0-p|，Δv越大负极消气能力越强，Δp越大负极消气能力越强。本专利技术针对电池内部实际情况，产气消气相结合综合测试分析，评估锂离子电池负极消气能力，与电池使用过程的实际情况更接近，更能反应电池应用过程中的各种情况，可以对电池内部所有气体，对负极消气能力的影响进行综合评估。本专利技术的方法对研究高镍三元材料锂离子电池使用过程中的产气情况十分重要，还可以通过该方法对电池应用过程中的健康状态进行初步评估。本专利技术提供了一种用于电池(测试前后)负极极片对消除电池内气体能力的测试方法，该测试方式与现有文献中报道的负极单独消CO2气体方法不同，可综合考虑电池测试过程中的产气情况，针对内部产生气体对负极消气的影响进行综合评估，可通过测试样品的体积/压强变化评估负极消气能力。本专利技术的工作原理如下：电池在循环或存储等过程中产气主要是由负极成膜、正极氧化电解液及其他副反应导致，而电池在循环或存储等过程中产生的气体与正负极材料种类有关，尤其是和正极材料种类有关，现有技术仅通过单一气体CO2对负极进行消气能力检测无法真实地反应负极对电池内部多种复杂气体的消气能力。本专利技术通过将电池充电至一定的SOC值，然后对电池解剖，对正极包进行体积/压强变化测试，并对负极包和/或电池包进行体积/压强变化测试，从而通过正极产气量和负极消气量变化相互影响，最终影响气体的整体变化，从而通过该变化分析负极的消气能力。本领域技术人员容易知晓，本专利技术中负极包和电池包可任选其中至少一个，若采用正极包和负极包进行分别测试，则不必制备电池包及对其进行相应测试；同理，若采用正极包和电池包进行分别测试，则不必制备负极包及对其进行测试。对于电池包，隔膜应设置于正极和负极之间将二者隔开避免短路。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术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专利技术的技术目的和有益效果。优选地，所述电池包的个数为至少两个，每个电池包的N/P比不同，从而获得不同N/P比下负极消气能力曲线。本专利技术对改变电池包N/P的方式不作限定，例如可以通过改变正极和负极的片数而适应性地改变N/P比。本专利技术对待测电池的状态不作限定，可以是不同的“测试状态”，例如包括未经测试的电池、循环后的电池或老化后的电池中的任意一种。未经测试的电池一般指电池制备完成化成后未经测试的电池；循环后的电池可以对应不同的循环测试，老化后的电池可以是高温存储或常温存储后测试的电池，具体老化形式不作限定。不同测试状态下负极的消气能力均受影响，通过本专利技术的方法可评估电池不同测试状态下的消气能力。优选地，步骤(1)所述解剖的环境条件为：惰性气氛环境，露点-20℃-50℃。所述惰性气氛例如氩气气氛或氮气气氛等，所述露点例如-20℃、-30℃、-40℃、-50℃等。优选地，所述解剖在满足上述条件的干燥车间内的手套箱中进行。优选地，步骤(1)所述预设SOC值为0％～100％，例如0％、10％、20％、30％、35％、40％、50％、60％、75％、85％、90％或100％等，本专利技术的方法先将待测电池充电至预设SOC值的目的是：评估不同SOC电态(例如满电态)电池中负极消气能力。优选地，通过在不同的预设SOC值下，分别测试样品的体积或压强，得到锂离子电池负极消气能力与SOC值的关系。本专利技术可针对正极负极不同荷电态下，电池产气消气情况进行综合评估。不同SOC状态下正极的产气能力不同，本专利技术的方法通过在不同的预设SOC值下，分别测试样品的体积或压强，得到锂离子电池负极消气能力与SOC值的关系，可评估多SOC态，从而得到更为全面和准确的综合评估结果。所述测试可以是某一时刻的值，也可以是分别测试不同时刻的值。需要注意的是，本专利技术中正极包、负极包和电池包中，电解液的注入系数相同，从而保证在相同的电池模拟运行条件下正极产气量和最终气体量的对比，提高测试负极消气能力的准确性。优选地，所述正极包、负极包和电池包中，电解液的注入系数为1.5g/Ah-3.5g/Ah，例如1.5g/Ah、2.0g/Ah、2.2g/Ah、2.5g/Ah、3.0g/Ah或3.5g/Ah等。优选地，步骤(3)测试的预定时间间隔为10h-200h，例如10h、20h、25h、30h、35h、40h、50h、60h、75h、90h、100h、115h、130h、150h、170h、180h或200h等，优选为40h-150h。测试时，时间间隔可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据需要进行选择。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极消气能力的测试方法，其特征在于，所述方法包括：/n(1)将待测电池充电至预设SOC值，然后解剖电池得到正极和负极；/n(2)将步骤(1)所述正极和负极取出，用于制备待测样品，包括：采用正极注入电解液密封制备正极包，所述正极包的N/P比为0:1；采用负极注入电解液密封制备负极包，所述负极包的N/P比为1:0；采用正极、负极和隔膜制备电池包，所述电池包的N/P比为(0～1):(1～0)且不含1:0也不含0:1；/n所述N/P比为负极单位面积容量与正极单位面积容量比值；/n(3)测试样品在不同时刻的体积或压强，具体包括：测试正极包在不同时刻的体积v

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极消气能力的测试方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将待测电池充电至预设SOC值，然后解剖电池得到正极和负极；
(2)将步骤(1)所述正极和负极取出，用于制备待测样品，包括：采用正极注入电解液密封制备正极包，所述正极包的N/P比为0:1；采用负极注入电解液密封制备负极包，所述负极包的N/P比为1:0；采用正极、负极和隔膜制备电池包，所述电池包的N/P比为(0～1):(1～0)且不含1:0也不含0:1；
所述N/P比为负极单位面积容量与正极单位面积容量比值；
(3)测试样品在不同时刻的体积或压强，具体包括：测试正极包在不同时刻的体积v0或压强p0，以及负极包和/或电池包在不同时刻的体积v或内部压强p，计算不同时刻正极包与负极包和/或电池包的体积差值Δv＝|v0-v|或压强差值Δp＝|p0-p|，Δv越大负极消气能力越强，Δp越大负极消气能力越强。


2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述电池包的个数为至少两个，每个电池包的N/P比不同，从而获得不同N/P比下负极消气能力曲线。


3.根据权利要求1或2所述的测试方法，其特征在于，步骤(1)所述待测电池包括未经测试的电池、循环后的电池或老化后的电池中的任意一种；
优选地，步骤(1)所述解剖的环境条件为：惰性气氛环境，露点-20℃-50℃；
优选地，步骤(1)所述预设SOC值为：0％～100％SOC。


4.根据权利要求1-3任一项所述的测试方法，其特征在于，通过在不同的预设SOC值下，分别测试样品的体积或压强，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建平，刘冬冬，李树贤，柳张雨，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32