快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法技术

本发明专利技术属于锂电池领域，具体涉及一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法，包括下述步骤：第一步，采用不同的钴酸锂材料制备得到系列不同的锂离子软包电池；第二步，在预设温度环境下，进行充放电测试；第三步，收集第二步中的放电过程的详细数据，得到dQ/dV

【技术实现步骤摘要】
快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法


[0001]本专利技术属于锂电池领域，具体涉及一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法。

技术介绍

[0002]钴酸锂材料因其高容量、高放电平台和高压实密度的特点在3C类产品领域得到了广泛应用。随着3C类产品对能量密度要求的逐渐提高，对钴酸锂材料的容量提出了更高的要求，提升钴酸锂使用上限电压是提升其容量的有效途径，目前商用钴酸锂材料的使用上限使用电压已经达到4.5V。
[0003]循环性能作为3C类电池关键电性能之一，其性能情况一直备受关注。常规循环测试方法测试周期长，需要大量的测试资源，因此一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法，将具有很重要的意义和可观的现实使用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0007]第一步，采用不同的正极钴酸锂材料与相同的负极、隔膜和电解液按照相同的配方和工艺制备得到系列不同的锂离子电池；
[0008]第二步，在预设温度环境下，以预设恒电流I1，对第一步中得到的系列不同的锂离子软包电池进行恒流充电，直至充电到预设电压U1，然后以电压U1进行恒压充电，截止电流为I2，然后以电流I3进行放电，放电至3V；
[0009]第三步，收集第二步中的放电过程的详细数据，对数据中的电压和容量数据进行微分处理，得到dQ/dV
‑
V曲线；
[0010]第四步，对dQ/dV
‑
V曲线进行积分处理，积分对应的电压区间为U1
‑
4.3V，此电压区间下对应钴酸锂材料具有不可逆性的H1
‑
3相和O1相，得到得到任意两个锂离子电池该电压区间的积分面积S，钴酸锂材料1对应的面积为S1，钴酸锂材料2对应的面积为S2。
[0011]若S1＞S2，则所述钴酸锂材料1的循环性能劣于钴酸锂材料2的循环性能。
[0012]若S1＜S2，则所述钴酸锂材料1的循环性能优于钴酸锂材料2的循环性能。
[0013]若S1＝S2，且钴酸锂材料1在U1
‑
4.3V区间内dQ/dV
‑
V曲线峰值向右偏移，则钴酸锂材料1电化学阻抗更小，则所述钴酸锂材料1的循环性能优于钴酸锂材料2的循环性能。
[0014]第一步中正极钴酸锂材料的上限使用电压≥4.5V。
[0015]第二步中预设温度为25
‑
45℃；电流I1的取值范围为大于0小于1C，电压U1的取值范围为大于等于4.5V小于等于4.7V；电流I2的取值范围为大于0小于等于0.05C；电流I 3的取值范围为大于0小于等于0.2C。
[0016]所述负极选自石墨负极或锂负极或含硅负极；所述锂离子电池为软包电池、方形
电池和扣式电池中的一种。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]钴酸锂材料随着电压升高，材料的晶体结构发生相变，会从可逆的O3相向H1
‑
3相再到O1相转变，其中H1
‑
3相和O1相具有不可逆性，H1
‑
3相和O1相下的钴酸锂材料层状结构发生坍塌，副反应加剧，造成活性锂离子的损失，表现为钴酸锂材料的循环性能劣化。
[0019]常规钴酸锂材料电池循环性能以放电容量保持率进行表征，整个循环测试周期需要4
‑
8个月，循环测试周期过长，严重影响锂离子电池的开发效率。
[0020]本专利通过对比不同钴酸锂材料全电池放电过程dQ/dV
‑
V曲线中H1
‑
3相和O1相对应电压区间的积分面积大小，判断不同钴酸锂中H1
‑
3相和O1相的数量关系，H1
‑
3相和O1相存在越多，钴酸锂材料的循环性能越差，通过这种原理对高电压钴酸锂材料循环性进行快速筛选。
附图说明
[0021]图1为基于本专利技术提供的一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法，在实施例1中，不同型号钴酸锂软包电池按照实施例1中方法得到dQ/dV
‑
V示意图；
[0022]图2为实施案例1中不同型号钴酸锂软包电池在45℃温度下的循环性能测试曲线示意图；
[0023]图3为基于本专利技术提供的一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法，在实施例2中，不同型号钴酸锂软包电池按照实施例2中方法得到dQ/dV
‑
V示意图；
[0024]图4为实施案例2中不同型号钴酸锂软包电池在45℃温度下的循环性能测试曲线示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0026]实施例1:一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法，具体包括下述步骤：
[0027]第一步，采用钴酸锂材料(LiCoO2)材料A、材料B、材料C和材料D，匹配石墨负极进完成系列不同2.2Ah锂离子软包电池的制作。
[0028]第二步，在25℃环境下，以预设恒电流1.1A，对锂离子软包电池进行恒流充电，直至充电到预设电压4.53V，然后以4.53V进行恒压充电，截止电流为110mA，然后以电流0.44A进行放电，放电至3V。
[0029]第三步，收集第二步中的放电过程的详细数据，对数据中的电压和容量数据进行微分处理，得到dQ/dV
‑
V曲线；
[0030]第四步，对dQ/dV
‑
V曲线进行积分处理，积分对应的电压区间为4.53
‑
4.3V，得到该电压区间的积分面积。
[0031]对比4种材料dQ/dV
‑
V曲线该电压区间下的积分面积大小，积分面积越大则材料的循环性能越差。
[0032]图1为4种钴酸锂材料放电过程的dQ/dV
‑
V曲线，在4.4V处存在一个还原峰，对dQ/dV
‑
V曲线在4.53
‑
4.3V区间里进行积分处理，得到4种材料在此电压区间下的积分面积，积
分面积见表1。积分面积关系为：材料C＜材料B＜材料D＜材料A，可知4种材料在4.53V下H1
‑
3相和O1相的存在比例关系为材料C＜材料B＜材料D＜材料A。
[0033]表1为实施案例1中不同型号钴酸锂材料dQ/dV
‑
V曲线在设定电压区间的积分面积；
[0034]表1
[0035]材料积分面积材料A0.369材料B0.329材料C0.298材料D0.353
[0036]图2是4种钴酸锂材料电池体系45℃循环性能的测试曲线。该循环测试方法为0.8C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速筛选高电压钴酸锂材料循环性能的方法，其特征在于，包括下述步骤：第一步，采用不同的正极钴酸锂材料与相同的负极、隔膜和电解液按照相同的配方和工艺制备得到系列不同的锂离子电池；第二步，在预设温度环境下，以预设恒电流I1，对第一步中得到的系列不同的锂离子软包电池进行恒流充电，直至充电到预设电压U1，然后以电压U1进行恒压充电，截止电流为I2，然后以电流I3进行放电，放电至3V；第三步，收集第二步中的放电过程的详细数据，对数据中的电压和容量数据进行微分处理，得到dQ/dV
‑
V曲线；第四步，对dQ/dV
‑
V曲线进行积分处理，积分对应的电压区间为U1
‑
4.3V，此电压区间下对应钴酸锂材料具有不可逆性的H1
‑
3相和O1相，得到任意两个锂离子电池该电压区间的积分面积S，钴酸锂材料1对应的面积为S1，钴酸锂材料2对应的面积为S2；若S1＞S2，则所述钴酸锂材料1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹广建，马洪运，黄铃，许刚，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：