监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统及负极片和电池技术方案

本实用新型专利技术公开了一种监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统及负极片和电池，所述监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统，包括：至少一个补锂池，用于电解液和极片进行电化学补锂；气相色谱仪，用于检测补锂过程中产生的气体；气相色谱/质谱联用仪，用于检测所述电解液的成分；在线监测系统，所述在线监测系统为在线监测装置或第一控制装置；注液管道，所述注液管道与所述补锂池相连，所述注液管道用于向所述补锂池添加溶剂和添加剂。通过提出一种仪器设备组合联用的方法，基于在线监测系统、气相色谱仪、气相色谱/质谱联用仪等仪器对补锂池中电解液成分精准调控。等仪器对补锂池中电解液成分精准调控。等仪器对补锂池中电解液成分精准调控。

【技术实现步骤摘要】
监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统及负极片和电池


[0001]本技术涉及锂电池领域，尤其是涉及一种监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统及负极片和电池。

技术介绍

[0002]目前，市场上应用的锂离子电池多使用石墨作为负极材料，石墨具有以下特点：理论比容量为372mAh/g,结构稳定，倍率性能好，高低温性能可以满足使用，循环性能好。然而，石墨的比容量最高只能到372mAh/g，这意味着如果想提高一个电池的容量必须使用更多数量的石墨，而更多数量的石墨也会导致电池的体积与重量的提高，从而导致电池的能量密度不能得到大幅度的提升。
[0003]除了石墨材料外，还有一些其他材料有望被用于锂离子电池负极，比如硅，锡、铝、锌、锗、锑等元素以及它们的氧化物、氮化物、硫化物、磷化物等。这些材料的理论比容量比石墨高很多。例如，硅的理论比容量为4400mAh/g，锡的理论比容量为970mAh/g，远远超过石墨。使用这些材料作为电池负极可以在提高电池容量基础上有效减小负极材料的用量，从而达到提高电池能量密度的效果。
[0004]但是这类材料迟迟无法得到应用，问题之一是其首次充放电效率较低，在实际电池中会消耗正极中的活性锂离子，导致正极材料的利用效率太低。石墨材料的首效可以达到92％，氧化亚硅材料的首效只有70％左右。使用补锂技术，给这类低首效材料补充一部分锂，削弱甚至抵消其首次充放电过程中对活性锂的消耗是一种较为有效的方法。
[0005]但是，首次充放电过程反应复杂，是一个动态变化的过程，涉及电解液复杂的化学变化，很难做到精确的补充，因而增加补锂技术实施的难度。

技术实现思路

[0006]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统，从而实现对电化学补锂过程进行管控。
[0007]本技术的另一个目的在于提出一种通过上述系统监控补锂的负极片。
[0008]本技术的再一个目的在于提出一种具有上述负极片的电池。
[0009]根据本技术第一方面实施例的监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统，包括：至少一个补锂池，用于电解液和极片进行电化学补锂；
[0010]气相色谱仪，用于检测补锂过程中产生的气体；气相色谱/质谱联用仪，用于检测所述电解液的成分；在线监测系统，所述在线监测系统为在线监测装置或第一控制装置，所述在线监测装置用于在线监测所述补锂池中所述电解液的特征信号的变化；所述第一控制装置用于设置气相色谱仪检测的间隔时间以及气相色谱/质谱联用仪检测的间隔时间；注液管道，所述注液管道与所述补锂池相连，所述注液管道用于向所述补锂池添加溶剂和添
加剂。
[0011]根据本技术实施例的监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统，通过提出一种仪器设备组合联用的方法，基于在线监测系统、气相色谱仪、气相色谱/质谱联用仪等仪器对补锂池中电解液成分精准调控。
[0012]根据本技术的一些实施例，所述在线监测装置为电导率仪、电阻率仪或粘度计。
[0013]根据本技术的一些实施例，所述气相色谱仪通过第一进样装置与所述补锂池连接；所述第一进样装置包括第一连通机构和第一采样机构，所述第一连通机构连通所述气相色谱仪和所述第一采样机构，所述第一采样机构用于从所述补锂池获取样品；所述气相色谱/质谱联用仪通过进样装置与所述补锂池连接；所述第二进样装置包括第二连通机构和第二采样机构，所述第二连通机构连通所述气相色谱/质谱联用仪和所述第二采样机构，所述第二采样机构用于从所述补锂池获取样品。
[0014]根据本技术的一些实施例，所述第一连通机构为单通阀或多通阀；所述第一采样机构为定量环；所述第二连通机构为单通阀或多通阀；所述第二采样机构为定量环。
[0015]根据本技术的一些实施例，所述补锂池与真空泵连接。
[0016]根据本技术的一些实施例，所述第一控制装置与所述气相色谱仪连接，在所述第一控制装置上设置所述气相色谱仪测试的固定间隔时间；
[0017]所述第一控制装置与所述气相色谱/质谱联用仪连接，在所述第一控制装置上设置所述气相色谱/质谱联用仪测试的固定间隔时间；
[0018]所述在线监测装置与第二控制装置连接；通过第二控制装置控制所述气相色谱仪对补锂过程中产生的气体以及所述气相色谱/质谱联用仪对补锂池中电解液进行检测；
[0019]根据本技术的一些实施例，第二控制装置预设所述电解液的特征信号为T1，所述在线监测装置监测到的所述电解液的特征信号为T2，设定信号波动差为ΔT，所述ΔT＝|T2|﹣|T1|，其中，所述ΔT满足|ΔT|≥0.5mS/cm时，启动所述气相色谱仪和所述气相色谱/质谱联用仪。
[0020]根据本技术的一些实施例，所述极片材料选自天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、钛酸锂、氧化铁、磷酸钛锂、二氧化钛、硅，锡、铝、锌、锗、锑元素及其氧化物、氮化物、硫化物、磷化物中的一种或多种混合物。
[0021]根据本技术第二方面实施例的所述负极片，由所述监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统通过极片补锂获得。
[0022]根据本技术第三方面实施例的电池，包括所述负极片。
[0023]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0024]本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1是本技术实施例的监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统示意图。
[0026]附图标记：
[0027]100：监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统；
[0028]1：补锂池；2：电解液；3：极片；4：气相色谱仪；5：气相色谱/质谱联用仪；6：在线监测系统；7：注液管道。
具体实施方式
[0029]下面详细描述本技术的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本技术的实施例。
[0030]下面参考图1描述根据本技术实施例的监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统100，包括至少一个补锂池1，用于电解液2和极片3在补锂池1内进行电化学补锂；气相色谱仪4，用于检测补锂过程中产生的气体；气相色谱/质谱联用仪5，用于检测所述电解液2的成分；在线监测系统6，在线监测系统6为在线监测装置或第一控制装置，在线监测装置与电解液2直接接触，用于在线监测补锂池1中电解液2的特征信号的变化；第一控制装置用于设置气相色谱仪检测的间隔时间以及气相色谱/质谱联用仪检测的间隔时间；注液管道7，注液管道7与补锂池1相连，注液管道7用于向补锂池1添加溶剂和添加剂。
[0031]根据本技术实施例的监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统100，提出一种仪器设备组合联用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.监测及实时调控补锂过程中的电解液成分的系统，其特征在于，包括：至少一个补锂池，用于电解液和极片进行电化学补锂；气相色谱仪，用于检测补锂过程中产生的气体；气相色谱/质谱联用仪，用于检测所述电解液的成分；在线监测系统，所述在线监测系统为在线监测装置或第一控制装置，所述在线监测装置用于在线监测所述补锂池中所述电解液的特征信号变化；所述第一控制装置用于设置气相色谱仪检测的间隔时间以及气相色谱/质谱联用仪检测的间隔时间；注液管道，所述注液管道与所述补锂池相连，所述注液管道用于向所述补锂池添加溶剂和添加剂。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述在线监测装置为电导率仪、电阻率仪或粘度计。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气相色谱仪通过第一进样装置与所述补锂池连接；所述进样装置包括第一连通机构和第一采样机构，所述第一连通机构连通所述气相色谱仪和第一所述采样机构，所述第一采样机构用于从所述补锂池获取样品；所述气相色谱/质谱联用仪通过第二进样装置与所述补锂池连接；所述第二进样装置包括第二连通机构和第二采样机构，所述第二连通机构连通所述气相色谱/质谱联用仪和所述第二采样机构，所述第二采样机构用于从所述补锂池获取样品。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一连通机构为单通阀或多通阀；所述第一采样机构为定量环；所述第二连通机构为单通阀或多通阀；所述第二采样机构为定量环。5.根据权利要求1所述的系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪顺，边玉珍，王蒙，王森，吴海平，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：新型
国别省市：