电池多孔电极孔阻抗测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电池多孔电极孔阻抗测量方法及系统，该方法包括：基于待测多孔电极构建对称电池；获取电流幅值逐渐增大的多个扰动电流信号；根据多个扰动电流信号对对称电池进行交流阻抗谱测试，得到多组测试数据，测试数据包括测试频率及阻抗数据；对多组测试数据进行数据拟合，确定对称电池的电化学阻抗谱；根据电化学阻抗谱确定对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值；根据离子传输阻抗实部值及接触阻抗值确定待测多孔电极的孔阻抗值。本发明专利技术通过对未成膜的对称电极施加电流幅值逐渐增大的扰动电流，快速计算多孔电极的孔阻抗，避免膜阻抗及电化学阻抗对阻抗评测的影响，缩短研发周期及资源投入，提升电池设计参数调整的空间。

【技术实现步骤摘要】
电池多孔电极孔阻抗测量方法及系统
本专利技术涉及电池阻抗测试
，尤其涉及一种电池多孔电极孔阻抗测量方法及系统。
技术介绍
随着锂离子动力电池能量密度需求日益提高，多孔电极体系的开发研究逐渐增多，其中，多孔电极引起的功率特性劣化成为影响锂离子电池性能的重要参数。在锂离子电池的研究过程中，需要对多孔电极性能进行评估，随着电极厚度的不断增加，锂离子在颗粒之间的液相传输路径增大且迂曲度增大，导致多孔电极的孔阻抗明显增加，多孔电极的孔阻抗研究对于多孔电极的性能评估尤为重要，多孔电极的阻抗包括接触阻抗、模阻抗、电化学阻抗、锂离子在颗粒内的固相扩散及锂离子在电解液中的液相扩散。在现有技术中，针对电极的孔阻抗测试和计算方法都需要对全电池进行研究，在电池极片进行成膜处理之后，在扰动频率下进行全电池阻抗的测试分析，其存在的问题在于，阻抗测试结果较为复杂，无法直观准确地表征出孔阻抗，这样往往会因为测试结果分析误差而导致对孔阻抗的拟合不准确，影响电池研发体系的评测结果，对电池研发体系和电池设计参数调整造成很大的影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种电池多孔电极孔阻抗测量方法，采用对称电池测试孔阻抗，解决了现有的阻抗测试结果复杂、误差较大的问题，直接计算孔阻抗，快速评测电池设计体系性能。第一方面，本专利技术实施例提供了一种电池多孔电极孔阻抗测量方法，包括以下步骤：基于待测多孔电极构建对称电池；获取电流幅值逐渐增大的多个扰动电流信号；根据所述多个扰动电流信号对所述对称电池进行交流阻抗谱测试，得到多组测试数据，所述测试数据包括测试频率及阻抗数据；对所述多组测试数据进行数据拟合，确定所述对称电池的电化学阻抗谱，所述电化学阻抗谱用于表示所述阻抗数据随所述测试频率的变化趋势；根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值；根据所述离子传输阻抗实部值及所述接触阻抗值确定所述待测多孔电极的孔阻抗值。可选地，在根据所述多个扰动电流信号对所述对称电池进行交流阻抗谱测试之时，包括以下步骤：根据预设测试频率范围及所述扰动电流信号建立测试条件数据，所述测试条件数据包括测试频率、扰动电流及扰动电压；根据所述测试条件数据对所述对称电池进行交流阻抗谱测试。可选地，所述预设测试频率范围包括1Hz至10KHz的频率范围；所述多个扰动电流信号的电流幅值I满足：10微安≤I≤100微安。可选地，所述根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值，包括以下步骤：获取预设频率值；将所述预设频率值与所述电化学阻抗谱中的测试频率进行比对，匹配出所述电化学阻抗谱中与所述预设频率值对应的高频段接触阻抗值；将所述高频段接触阻抗值确定为接触阻抗值。可选地，所述根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值，还包括以下步骤：获取所述电化学阻抗谱中的低频阻抗谱；将所述低频阻抗谱中最低测试频率对应的阻抗的实部值确定为离子传输阻抗实部值。可选地，所述基于待测多孔电极构建对称电池，包括以下步骤：获取多个第一预设电极面密度及第一预设电极压实密度；基于所述多个第一预设电极面密度及所述第一预设电极压实密度确定多个第一待测多孔电极对；根据所述第一待测多孔电极对构建多个第一对称电池，所述第一对称电池与所述第一预设电极面密度一一对应。可选地，所述基于待测多孔电极构建对称电池，包括以下步骤：获取第二预设电极面密度及多个第二预设电极压实密度；基于所述第二预设电极面密度及所述多个第二预设电极压实密度确定多个第二待测多孔电极对；根据所述第二待测多孔电极对构建多个第二对称电池，所述第二对称电池与所述第二预设电极压实密度一一对应。可选地，所述离子传输阻抗实部值、所述接触阻抗值及所述待测多孔电极的孔阻抗值满足下式：RP＝3*(Z′-RS)其中，RP表示所述待测多孔电极的孔阻抗值，Z′表示所述离子传输阻抗实部值，RS表示所述接触阻抗值。可选地，所述待测多孔电极包括待测正极电极和/或待测负极电极。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种电池多孔电极孔阻抗测量系统，包括：基于待测多孔电极构建的对称电池模块，阻抗测试装置及计算模块；所述阻抗测试装置用于获取电流幅值逐渐增大的多个扰动电流信号，根据所述多个扰动电流信号对所述对称电池进行交流阻抗谱测试，得到多组测试数据，所述测试数据包括测试频率及阻抗数据，并对所述多组测试数据进行数据拟合，确定所述对称电池的电化学阻抗谱，所述电化学阻抗谱用于表示所述阻抗数据随所述测试频率的变化趋势；所述计算模块用于根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值，并根据所述离子传输阻抗实部值及所述接触阻抗值确定所述待测多孔电极的孔阻抗值。本专利技术实施例提供的电池多孔电极孔阻抗测量系统，可执行电池多孔电极孔阻抗测量方法，通过待测多孔电极构建对称电池，利用电流幅值逐渐增大的扰动电流对该对称电池进行交流阻抗谱测试，拟合得到对称电池的电化学阻抗谱，根据对称电池的电化学阻抗谱计算多孔电极的孔阻抗，解决了现有的阻抗测试结果复杂、误差较大的问题，通过对未成膜的对称电极施加电流幅值逐渐增大的扰动电流，快速计算多孔电极的孔阻抗，避免膜阻抗及电化学阻抗对阻抗评测的影响，有利于直观、快速地获取电池设计体系下的多孔电极孔阻抗信息，快速判断多孔电极的优劣，系统地评测和验证多孔电极电池设计体系的优劣，缩短研发周期和资源投入，节约测试成本，在设计前期即可发现设计中的缺陷，有利于提升电池体系设计参数调整的空间。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种电池多孔电极孔阻抗测量方法的流程图；图2是本专利技术实施例一提供的一种扰动电流信号的波形示意图；图3是本专利技术实施例一提供的一种对称电池的电化学阻抗谱的曲线示意图；图4是根据本专利技术实施例一提供的一种电池多孔电极孔阻抗测量结果的曲线示意图；图5是根据本专利技术实施例一提供的另一种电池多孔电极孔阻抗测量结果的曲线示意图；图6是本专利技术实施例二提供的一种电池多孔电极孔阻抗测量系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种电池多孔电极孔阻抗测量方法的流程图，本实施例可适用于采用对称电池进行电池体系评测和验证的应用场景，其中，该对称电池包括两个极性相同的电极极片，该电极极片可由待测电极材料制成，该方法可以由配置有特定电化学阻抗测试软件及硬件结构来执行。如图1所示，该电池多孔电极孔阻抗测量方法，具体包括以下步骤：步骤S1：基于待测多孔电极构建对称电池。其中，待测多孔电极包括待测试电池体系的正极电极及负极电极，在构建对称电池时，设置两个极性相同的多孔电极极片，两个电极极片中间设置隔膜，每个多孔电极极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池多孔电极孔阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n基于待测多孔电极构建对称电池；/n获取电流幅值逐渐增大的多个扰动电流信号；/n根据所述多个扰动电流信号对所述对称电池进行交流阻抗谱测试，得到多组测试数据，所述测试数据包括测试频率及阻抗数据；/n对所述多组测试数据进行数据拟合，确定所述对称电池的电化学阻抗谱，所述电化学阻抗谱用于表示所述阻抗数据随所述测试频率的变化趋势；/n根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值；/n根据所述离子传输阻抗实部值及所述接触阻抗值确定所述待测多孔电极的孔阻抗值。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池多孔电极孔阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于待测多孔电极构建对称电池；
获取电流幅值逐渐增大的多个扰动电流信号；
根据所述多个扰动电流信号对所述对称电池进行交流阻抗谱测试，得到多组测试数据，所述测试数据包括测试频率及阻抗数据；
对所述多组测试数据进行数据拟合，确定所述对称电池的电化学阻抗谱，所述电化学阻抗谱用于表示所述阻抗数据随所述测试频率的变化趋势；
根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值；
根据所述离子传输阻抗实部值及所述接触阻抗值确定所述待测多孔电极的孔阻抗值。


2.根据权利要求1所述的电池多孔电极孔阻抗测量方法，其特征在于，在根据所述多个扰动电流信号对所述对称电池进行交流阻抗谱测试之时，包括以下步骤：
根据预设测试频率范围及所述扰动电流信号建立测试条件数据，所述测试条件数据包括测试频率、扰动电流及扰动电压；
根据所述测试条件数据对所述对称电池进行交流阻抗谱测试。


3.根据权利要求2所述的电池多孔电极孔阻抗测量方法，其特征在于，所述预设测试频率范围包括1Hz至10KHz的频率范围；
所述多个扰动电流信号的电流幅值I满足：10微安≤I≤100微安。


4.根据权利要求1所述的电池多孔电极孔阻抗测量方法，其特征在于，所述根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值，包括以下步骤：
获取预设频率值；
将所述预设频率值与所述电化学阻抗谱中的测试频率进行比对，匹配出所述电化学阻抗谱中与所述预设频率值对应的高频段接触阻抗值；
将所述高频段接触阻抗值确定为接触阻抗值。


5.根据权利要求1所述的电池多孔电极孔阻抗测量方法，其特征在于，所述根据所述电化学阻抗谱确定所述对称电池的离子传输阻抗实部值及接触阻抗值，还包括以下步骤：
获取所述电化学阻抗谱中的低频阻抗谱；
将所述低频阻抗谱中最低测试频率对应的阻抗的实部值确定为离子传输阻抗实部值。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，于悦，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