锂离子电池电芯中电解液分布测定方法技术

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，包括：配制多份不同锂盐浓度的电解液，将每份电解液在三电极体系中进行恒电位沉积处理得到电流

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池电芯中电解液分布测定方法


[0001]本申请属于锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池电芯中电解液分布测定方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LiBs)是一种主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作的二次电池，锂离子电池因高能量密度、优异的循环寿命、高工作电压、较低的自放电率、环境友好等突出优势而备受关注。锂离子电池的电芯主要包括正极、负极、隔膜以及电解液，其中电解液为锂离子(Li
+
)在电芯内部移动提供良好的媒介，但电解液与负极的副反应会形成固体电解质界面(SEI膜)，均匀且致密的SEI膜是Li
+
的优良导体，并且能有效防止有机溶剂分子的共嵌入对电极材料造成的破坏。尽管SEI膜具有诸多好处，但SEI膜的形成会消耗Li
+
，若放任其持续形成，会使得LiBs的库伦效率降低，容量衰减较快。
[0003]当前，为追求高容量锂离子电池，高理论容量的负极材料如硅基负极成为研发热点，然而硅基材料在循环过程中会粉化，暴露出新的表面，若此处电解液含量偏多，会导致SEI膜局部偏厚生。因此，电解液的分布情况会影响负极表面SEI膜的成膜厚度以及均匀程度，从而引发电芯各方面的电性能变化，研究锂离子电池内部电解液分布情况可以对于优化电池生产过程的注液工艺起到理论支持，为从优化注液量方面改善电芯电性能提供数据支撑。
[0004]但是，电芯在正常使用或者测试过程中为密封状态，一般需借助高分辨率断层扫描3D
‑
CT测定电解液，这样不仅操作不便、成本高，而且也难以得到电解液的分布情况。此外，由于电解液具有很强的挥发性，测定电芯中电解液分布变得相当棘手。因此，急需开发一种能够简单、快速对电芯内部电解液分布进行表征的方法。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，旨在解决现有电芯内部电解液分布测定技术复杂、成本高的技术问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]本申请提供一种锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，包括：
[0008]配制多份不同锂盐浓度的电解液，将每份电解液在三电极体系中进行恒电位沉积处理得到电流
‑
时间曲线，根据计算电流
‑
时间曲线的积分量Q，其中t1为恒电位沉积处理的反应平衡时间；以积分量Q及对应的电解液中锂盐浓度C绘制标准Q
‑
C关系曲线；
[0009]将已注液的电芯拆解得到待测的正极片、负极片或隔膜，将待测的正极片、负极片或隔膜冲压成多个单元片后分别用有机溶剂萃取处理得到对应的萃取液，将第i个单元片对应的萃取液置于三电极体系中进行恒电位沉积处理得到电流
‑
时间曲线的积分量Q
i
，在标准Q
‑
C关系曲线中确定积分量Q
i
对应的锂盐浓度C
i
即为第i个单元片对应的萃取液中锂盐
浓度，其中i为正整数。
[0010]本申请提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，先确定电解液在三电极体系中进行恒电位沉积处理的电流
‑
时间曲线积分量Q与电解液中锂盐浓度C的标准Q
‑
C关系曲线，然后将待测电芯的正极片、负极片或隔膜冲压成多个单元片后萃取得到的萃取液置于三电极体系中进行恒电位沉积处理得到电流
‑
时间曲线的积分量Q
i
，这样根据先前的标准Q
‑
C关系曲线确定单元片对应的萃取液中锂盐浓度C
i
。本申请不管是标准Q
‑
C关系曲线的绘制还是实际单元片的萃取液中锂盐浓度C
i
测定，都是在三电极体系中采用恒电位沉积法进行，这样利用电化学工作站的高灵敏度特性并结合积分处理沉积曲线，可以精确表征电芯中电解液锂离子含量，从而可以简单、快速地反映电芯中电解液的分布情况，为锂离子电池生产过程的注液工艺优化起到很好理论支持。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1是本申请实施例提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法的流程图；
[0013]图2是本申请实施例提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法中萃取液制备过程；
[0014]图3是本申请实施例提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法中电流
‑
时间曲线的积分量Q示意图；
[0015]图4是本申请实施例提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法不同浓度电解液恒电位沉积处理测试图，其中，C0代表电解液锂盐中心浓度C0，a～k表示电解液浓度为0.02～0.7倍C0时各自对应的电流
‑
时间曲线；
[0016]图5是本申请实施例提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法得到的标准Q
‑
C关系曲线；
[0017]图6是本申请实施例提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法中不同位置单元片的萃取液恒电位沉积处理测试得到的电流
‑
时间曲线；
[0018]图7是本申请实施例提供的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法中不同位置单元片测试得到的积分量Q
i
与标准Q
‑
C关系曲线比对得到的萃取液浓度图。
具体实施方式
[0019]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0020]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0021]本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，“多种”是指两种或两种以上。“以下至
少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。
[0022]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0023]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0024]本申请实施例说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，其特征在于，包括：配制多份不同锂盐浓度的电解液，将每份所述电解液在三电极体系中进行恒电位沉积处理得到电流
‑
时间曲线，根据计算所述电流
‑
时间曲线的积分量Q，其中t1为所述恒电位沉积处理的反应平衡时间；以所述积分量Q及对应的所述电解液中锂盐浓度C绘制标准Q
‑
C关系曲线；将已注液的电芯拆解得到待测的正极片、负极片或隔膜，将所述待测的正极片、负极片或隔膜冲压成多个单元片后分别用有机溶剂萃取处理得到对应的萃取液，将第i个单元片对应的萃取液置于所述三电极体系中进行所述恒电位沉积处理得到电流
‑
时间曲线的积分量Q
i
，在所述标准Q
‑
C关系曲线中确定所述积分量Q
i
对应的锂盐浓度C
i
即为第i个单元片对应的萃取液中锂盐浓度，其中i为正整数。2.如权利要求1所述的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，其特征在于，还包括：根据锂盐浓度C
i
，利用以下公式得到不同单元片上注液的电解液体积V
i电
：其中，V为第i个单元片对应的萃取液体积，C
电
为注液时电解液锂盐浓度。3.如权利要求2所述的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，其特征在于，还包括：根据电解液体积V
i电
，利用以下公式得到注液后电解液的离散程度：其中，S为注液后电解液分布的离散程度，N为单元片的数量，为单元片上电解液体积的均值。4.如权利要求1所述的锂离子电池电芯中电解液分布测定方法，其特征在于，所述配制多份不同锂盐浓度的电解液的步骤包括：测定电芯组装前的负极片孔隙率P1、正极片孔隙率P2和隔膜孔隙率P3，得到负极片孔隙率占比P％＝[P1/(P1+P2+P3)]
×
100％；然后根据如下公式计算负极片...

【专利技术属性】
技术研发人员：施佚涵，史晓泽，廖少杰，邵琦，刘诗琦，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：