用于确定负极极片快充性能的方法和负极极片设计方法技术

本发明专利技术提供了一种用于确定负极极片快充性能的方法和负极极片设计方法。使用本发明专利技术的方法，可以快速评估负极极片的充电速度并大大缩短快充电池负极极片的设计周期。缩短快充电池负极极片的设计周期。

【技术实现步骤摘要】
用于确定负极极片快充性能的方法和负极极片设计方法


[0001]本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种适用于快充电池的负极极片设计方法。

技术介绍

[0002]相比于传统燃油汽车，电动汽车最大的劣势在于充电时间，通常电动汽车的充电时间为十几个小时，这严重限制了电动汽车的使用。因此电动汽车要取代传统燃油汽车，充电速度是必须要攻克的关键技术之一，这也是影响用户体验非常重要的一个指标。
[0003]在一个特定的动力电池体系中，决定其充电速度的关键是负极极片。但是，负极极片快速充电性能受到许多技术参数的影响，而这些技术参数又相互影响、相互制约。因此，为了匹配特定的动力电池体系，电池设计人员往往要花费大量时间调整负极极片的技术参数并进行反复实验验证。这导致了电池设计开发周期、尤其是对快充速度有特殊要求的定制电池的设计开发周期过长。
[0004]因此，如何快速设计出适用于快充电池的负极极片是现有技术亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于快充电池的负极极片设计方法，从而可以大大缩短快充电池负极极片的设计周期。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于确定负极极片快充性能的方法，所述方法包括：
[0007]根据经验公式A＝CW*(PD-1)*(OI+D50+D90)/(w*100)确定该负极极片的快充性能，其中：
[0008]当A≤16时，表示所述负极极片适用于10C及以上的快充电池；
[0009]当16＜A≤85时，表示所述负极极片适用于4C-10C的快充电池；
[0010]当85＜A≤110时，表示所述负极极片适用于2C-4C的快充电池；
[0011]当A＞110时，表示所述负极极片适用于2C以下的快充电池；
[0012]并且，所述经验公式中
[0013]CW表示负极极片的涂布面密度CW，单位mg/cm2；
[0014]PD表示负极极片上涂膜的压实密度，单位g/cm3；
[0015]OI表示负极极片的取向指数；
[0016]D50表示负极极片的负极活性材料的中位粒径，单位μm；
[0017]D90表示负极极片的负极活性材料的90％体积分布粒径，单位μm；
[0018]w表示负极极片的负极活性材料中活性碳原子在负极活性材料中的质量百分比；
[0019]并且，负极极片的负极活性材料满足w为1％-10％(优选为1.6％-4％)且D50为5μm-15μm(优选为6μm-13μm)。
[0020]通过上述方法，可以简单快速地评估负极极片的快充性能，从而节省了时间、简化了电池设计方法。
[0021]另一方面，本专利技术提供了一种用于快充电池的负极极片设计方法，所述方法包括：
[0022]一)筛选适合于快充电池的负极活性材料，所述筛选包括：
[0023](1)确定负极活性材料中活性碳原子在负极活性材料中的质量百分比w；
[0024](2)确定负极活性材料的中位粒径D50，单位μm；
[0025](3)确定负极活性材料的90％体积分布粒径D90，单位μm；
[0026](4)选择所述w为1％-10％(优选为1.6％-4％)且所述中位粒径D50为5μm-15μm(优选为6μm-13μm)的负极活性材料；
[0027]二)确定负极极片的工艺参数，包括：
[0028](1)将上述筛选出的负极活性材料与可选的助剂分散于溶剂中，形成均匀的负极浆料，然后将负极浆料涂覆于负极集流体上，将涂布后的负极极片干燥后，确定负极极片的涂布面密度CW，单位mg/cm2；
[0029](2)将步骤(1)的负极极片进行冷压处理后，确定负极极片上涂膜的压实密度PD(单位g/cm3)以及负极极片的取向指数OI值；
[0030]三)确定负极极片的快充性能，包括：
[0031]根据经验公式判断该负极极片适用的快充电池的倍率性能，所述经验公式为A＝CW*(PD-1)*(OI+D50+D90)/(w*100)，
[0032]其中：
[0033]当A≤16时，表示所述负极极片适用于10C及以上的快充电池；
[0034]当16＜A≤85时，表示所述负极极片适用于4C-10C的快充电池；
[0035]当85＜A≤110时，表示所述负极极片适用于2C-4C的快充电池；
[0036]当A＞110时，表示所述负极极片适用于2C以下的快充电池。
[0037]通过上述设计方法，可以大大缩短快充电池的开发周期。
具体实施方式
[0038]下面结合实施例对本专利技术进行具体说明。
[0039]定义
[0040]在本文中使用时，除非另有说明，“一种”、“这种”、“至少一种”和“一种或多种”以及不使用数量词的情形可互换使用。除本文中另有说明外，本文中单数形式的使用还意在包括复数形式。
[0041]在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”不包含本数，“一种或多种”中“多种”的含义是两种或两种以上。
[0042]在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，预计该组合物中并不排除本申请未涉及的可选组分，并且预计该组合物可由所涉及的组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，预计该方法中并不排除本申请未涉及的可选工艺步骤，并且预计该方法可由所涉及的工艺步骤构成或组成。
[0043]为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自
身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0044]术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本申请实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方案的叙述不意味着其他实施方案是不可用的，并且不旨在将其他实施方案排除在本申请范围外。
[0045]在本申请中，负极活性材料的D90是指负极活性材料累计体积百分数达到90％时所对应的粒径，D50指负极活性材料累计体积百分数达到50％时所对应的粒径，即体积分布中位粒径。D90、D50单位均为μm。例如，可以使用激光衍射粒度分布测量仪(例如Malvern Mastersizer 3000)测量出粒径分布，进而得到D90、D50。
[0046]在本申请中，负极极片的OI值是指极片中活性材料取向指数，用于表征极片中活性材料材料排列的方向性。取向指数OI值一般可以通过使用X射线粉末衍射仪(例如X'pert PRO)测量得到的X射线衍射谱图进行计算得到，即OI＝C<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定负极极片快充性能的方法，所述方法包括：根据经验公式A＝CW*(PD-1)*(OI+D50+D90)/(w*100)确定该负极极片的快充性能，其中：当A≤16时，表示所述负极极片适用于10C及以上的快充电池；当16＜A≤85时，表示所述负极极片适用于4C-10C的快充电池；当85＜A≤110时，表示所述负极极片适用于2C-4C的快充电池；当A＞110时，表示所述负极极片适用于2C以下的快充电池；并且，所述经验公式中CW表示负极极片的涂布面密度CW，单位mg/cm2；PD表示负极极片上涂膜的压实密度，单位g/cm3；OI表示负极极片的取向指数；D50表示负极极片的负极活性材料的中位粒径，单位μm；D90表示负极极片的负极活性材料的90％体积分布粒径，单位μm；w表示负极极片的负极活性材料中活性碳原子在负极活性材料中的质量百分比；并且，负极极片的负极活性材料满足w为1％-10％(优选为1.6％-4％)且D50为5μm-15μm(优选为6μm-13μm)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，负极极片的负极活性材料包括人造石墨、天然石墨中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负极活性材料还包括软碳、硬碳、硅基材料中的一种或几种。4.一种用于快充电池的负极极片设计方法，所述方法包括：一)筛选适合于快充电池的负极活性材料，所述筛选包括：(1)确定负极活性材料中活性碳原子在负极活性材料中的质量百分比w；(2)确定负极活性材料的中位粒径D50，单位μm；(3)确定负极活性材料的90％体积分布粒径D90，单位μm；(4)选择所述w为1％-10％(优选为1.6％-4％)且所述中位粒径D50为5μm-15μm(优选为6μm-13μm)的负极活性材料；二)确定负极极片的工艺参数，包括：(1)将上述筛选出的负极活性材料与可选的助剂分散于溶剂中，形成均匀的负极浆料，然后将负极浆料涂覆于负极集流体上，将涂布后的负极极片干燥后，确定负极极片的涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家政，康蒙，董晓斌，申玉良，何立兵，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：