一种确定电池中电解液的注液量的方法技术

本发明专利技术公开了一种确定电池中电解液的注液量的方法。所述方法包括以下步骤：对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液，经过负压化成后得到电池，对所述电池进行性能测试，根据测试结果，确定所需的注液系数，用所述注液系数计算注液量。本发明专利技术提供的制备方法简单易行并具有很强的现实意义，可以实现已知容量电池的电解液注液量的选择；本发明专利技术提供的制备方法可以优化电解液注液量的使用，在保证电池性能的同时控制成本，避免了大量繁杂的理论计算结果，锂离子电池的容量与电解液对应关系简单，具有较低的操作门槛。具有较低的操作门槛。具有较低的操作门槛。

【技术实现步骤摘要】
一种确定电池中电解液的注液量的方法


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种确定电池中电解液的注液量的方法。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池由于其输出电压高、循环性能好、能量密度高以及环境友好性而被广泛地应用在消费类电子产品、动力和储能等领域。新能源电动车行业，被认为是未来替代燃油车的新兴领域，而电池的支出被认为是占据成本中最大的份额。为了更好地满足人民的生产生活需要，电动车的轻便性、持续性和安全性受到了越来越多的关注，这就要求电动车配组的电池具有更高的能量密度、更好的循环稳定性以及更可靠的安全性，从而给电池的生产企业更高的期望和更大的压力。
[0003]电池是一种化学能转化成电能的系统，具有复杂性和多变性，其影响性能因素有很多，比如正负极活性物质的晶型结构和颗粒尺寸、粘结剂和导电剂的比例及浓度、隔膜的孔隙率和水分含量以及电解液的摩尔浓度和溶剂的组分搭配等等。抛开上述因素，电解液的注液量同样是一个决定电池性能的关键参数。当电解液注液量较少时，电解液无法有效填充正负极极片和隔膜的空隙，更无法保证多余电解液来补充电芯与壳体间的空隙，因此就会造成电解液浸润效果不佳，锂离子传输路径变远仍至阻断，严重阻碍了锂离子在正负极之间的来回穿梭，影响正负极活性物质参与反应，导致其理论容量无法有效发挥。此外，电解液未浸润地方会使电池界面电阻增大，电池倍率性能、循环寿命衰减严重。而当电解液注液量过多时，一方面会额外增加电池的整体重量，使电池的能量密度下降，电动车的续航能力受到影响；另一方面，过多的电解液会导致成本的增加，不符合企业的利益和社会资源的高效使用。另外，电解液过多会提高电解液泄露、电解液与活性金属锂反应的概率，进一步降低了电池的安全系数并提供了电池生产中的难度如喷液现象等。因此，对于一款已知容量的锂离子电池，明确合适的电解液注液量具有很强的现实和研究意义。
[0004]目前，针对电解液注液领域，研究人员分别从注液工艺与设备、电解液注液量的计算与测量及注液化成方法三个方面进行了研究，具体内容如下：(1)注液工艺与设备。调整注液机的电解液储存和分流形式来实现电解液的高效利用并通过改善注液方式使电解液能有效浸润极片达到降低静置时间提高生产效率的目的(如CN 108390009 A，CN 108054337 A，CN 103441235 A，CN 110098372A，CN 109742311 A，CN 106450142 A)；(2)电解液注液量的计算与测量。关联内阻与电解液注液量的对应情况来间接表现电解液注液量的合适与否，和采用理论计算电解液在电池中的分布情况来最大化计量电解液量并计算实际情况下极片与薄膜吸附电解液的情况来衡量电解液的最佳需求量，以及优化称量设备来计量电解量的消耗量(如CN 109186711 A，CN 106595823 A，CN 109682448A和CN 206804127 U)；(3)注液化成方法。使用脉冲化成和高温化成相结合的方式得到紧密稳定的正极SEI膜来有效保护正极材料，和改变电解液成分来多次化成得到形貌较好的SEI膜，以及通过对圆柱形锂离子电池预化成和二次补液来降低化成产气的危害和电解液用量的一致性(如CN 110071340 A，CN 109216642 A，CN 109742451 A)。
[0005]上述现有技术的方案在一定程度上实现了电解液的有效利用、电解液需求量的计算和化成后电池整体性能的提升，但对于电解液需求量的计算还停留在理论计算阶段，其数据与电阻(此数据存在本身一致性的些微差异)、主材隔膜孔隙率(不同材料的性质差异大)及实际吸液量(受测试方法和当时环境影响大)相关联，而缺少对于一款已知设计容量的电池的合适电解液注液量需求数据，因此，探究一种确定已知容量电池的电解液注液量的方法就很有必要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种确定电池中电解液的注液量的方法。所述方法可以在已知电池容量的前提下，快速选择合适的电解液注液量。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种确定电池中电解液的注液量的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液，经过负压化成后得到电池，对所述电池进行性能测试，根据测试结果，确定所需的注液系数，用所述注液系数计算注液量。
[0010]本专利技术提供的方法给出了一种锂离子二次电池电解液注液量选择方法，该方法简单易行并具有很强的现实意义；该选择方法可以优化电解液注液量的使用，在保证电池性能的同时控制成本；3.该选择方法避免了大量繁杂的理论计算结果，锂离子电池的容量与电解液对应关系简单，具有较低的操作门槛。
[0011]本专利技术中，所述注液系数即为单位容量对应的电解液注入质量，其可以表示为其中，ρ
电解液
为电解液密度，v
电解液
为电解液体积，p
正极
为正极面密度，s
正极
为正极涂布面积，c
正极
为正极活性物质实际克容量，η
正极
为正极活性物质质量分数。
[0012]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。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，所述不同的注液系数的范围为2.8
‑
4.3g/Ah，例如2.8g/Ah、2.9g/Ah、3.0g/Ah、3.1g/Ah、3.2g/Ah、3.3g/Ah、3.4g/Ah、3.5g/Ah、3.6g/Ah、3.7g/Ah、3.8g/Ah、3.9g/Ah、4.0g/Ah、4.1g/Ah、4.2g/Ah交4.3g/Ah等。在此范围内，电池的化学性能较好且生产成本可控。本专利技术中，如果注液系数太低，会导致电解液浸润不充分，循环性能下降较快；如果注液系数太高，会导致制成过程中喷液、电芯能量密度低及成本偏高。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述以不同的注液系数进行注液中，以等步长方式变化注液系数；
[0015]优选地，所述步长为0.2
‑
0.4g/Ah，例如0.2g/Ah、0.25g/Ah、0.3g/Ah、0.35g/Ah或0.4g/Ah等。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述性能测试包括容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试或倍率性能测试中的任意一种或至少两种的组合；
[0017]优选地，所述性能测试为容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试和倍率性能测试。
[0018]优选地，所述中值电压测试为放电中值电压测试。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述容量测试包括充电恒流比、放电容量或首效中的任意一种或至少两种的组合。
[0020]优选地，所述容量测试的温度为15
‑
35℃，例如15℃、20℃、25℃、3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定电池中电解液的注液量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：对已知容量的未注液电芯以不同的注液系数进行电解液注液，经过负压化成后得到电池，对所述电池进行性能测试，根据测试结果，确定所需的注液系数，用所述注液系数计算注液量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同的注液系数的范围为2.8
‑
4.3g/Ah。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述以不同的注液系数进行注液中，以等步长方式变化注液系数；优选地，所述步长为0.2
‑
0.4g/Ah。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述性能测试包括容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试或倍率性能测试中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述性能测试为容量测试、循环性能测试、电池内阻测试、中值电压测试和倍率性能测试；优选地，所述中值电压测试为放电中值电压测试。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述容量测试包括充电恒流比、放电容量或首效中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述容量测试的温度为15
‑
35℃；优选地，所述容量测试为先恒流充电，再恒压充电，之后先恒流放电，再恒压放电；优选地，所述容量测试的方法包括：在15
‑
35℃条件下，0.8
‑
1.2C恒流充电至3.6
‑
3.7V，再在3.6
‑
3.7V条件下恒压充电至0.04
‑
0.06C，再用0.8
‑
1.2C恒流放电至2.4
‑
2.6V，0.04
‑
0.06C恒流放电至1.8
‑
2.2V，记录容量测试结果。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述循环性能测试包括循环容量保持率；优选地，所述循环性能测试的温度为15
‑
35℃；优选地，所述循环性能测试为先恒流充电，再恒压充电，之后先恒流放电，再恒压放电，重复上述充放电步骤至设定循环次数；优选地，所述循环性能测试的方法包括：在15
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35℃条件下，0.8
‑
1.2C恒流充电至3.6
‑
3.7V，再在3.6
‑
3.7V条件下恒压充电至0.04
‑
0.06C，再用0.8
‑
1.2C恒流放电至2.4
‑
2.6V，0.04
‑
0.06C恒流放电至1.8
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑，魏成卓，杜双龙，苑丁丁，吕正中，刘金成，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：