一种锂离子电池注液量确定方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池注液量确定方法，属于锂离子电池技术领域，包括以下步骤：S1.确定电芯主要应用工况的SOC变化区间，并计算正极料区膨胀系数有效值和负极料区膨胀系数有效值；S2.根据正极料区膨胀系数有效值和正极料区第一状态体积计算得到正极料区第二状态体积，根据负极料区膨胀系数有效值和负极料区第一状态体积计算得到负极料区第二状态体积；S3.根据正极料区第二状态体积、负极料区第二状态体积和电芯内剩余体积，计算电解液实际可注液体积。采用本专利提供的锂离子电池注液量确定方法，无需进行大量实验，且可以精确计算电芯的注液量；本发明专利技术考虑了电芯主要应用工况对应的SOC变化区间，避免电解液过多或过少对电芯带来的不利影响。少对电芯带来的不利影响。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池注液量确定方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池注液量确定方法。

技术介绍

[0002]目前锂离子电池在生产过程中都需要加入电解液才能正常使用，但传统的锂离子电池对电解液注液量的设计已经无法与目前的新型正负极材料相匹配，存在着过量注液导致电芯比能量降低或是少量注液导致电芯安全性得不到保障的问题。传统的锂离子电池注液量设计往往有以下两种方法：方法一实验法；方法二计算法。
[0003]其中方法一中需要做大量的重复实验来寻找规律，并从规律中推断该款电芯最佳的注液量，如CN115275361A《一种确定锂电池最佳注液量的方法》，而方法二的计算也随着正负极材料的发展和电芯结构的设计已经无法满足未来的需求，如CN105787140A《确定软包装锂离子电池电解液保有量和注液量的方法》（或同类型其他专利如CN106159346 A《一种锂离子电池注液量的计算方法》），其中该类专利的核心点都是通过材料的孔隙率和电芯内部总容积来判断剩余可供注液空间，再乘上电解液密度算出注液重量，并且有的专利在计算出电解液重量后还会乘上一定的系数来制定最终的注液量，或是加上一些余量来制定最终的注液量，但方法二中最后用来修正的系数或是增加的余量全是依靠主观经验判断或是已有数据作为参考，无法精确确定最佳的系数或是增加的余量，并且随着新材料的发展，以往的经验或是数据无法对新材料进行预估。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利提供了一种锂离子电池注液量确定方法，无需进行大量实验，并且可以适用于未来采用新材料电极的电池注液量计算。
[0005]本专利技术公开了一种锂离子电池注液量确定方法，包括以下步骤：S1.确定所设计的电芯主要应用工况对应的SOC变化区间，并计算该区间内正极料区膨胀系数有效值和负极料区膨胀系数有效值；S2. 根据正极料区膨胀系数有效值和正极料区第一状态体积计算得到正极料区第二状态体积，根据负极料区膨胀系数有效值和负极料区第一状态体积计算得到负极料区第二状态体积；S3. 根据所述正极料区第二状态体积、所述负极料区第二状态体积和电芯内剩余体积，计算电解液实际可注液体积V
g
。
[0006]得到实际可注液体积V
g
后可根据计算实际注液量m，其中ρ
g
为电解液密度。
[0007]进一步的，电芯内剩余体积根据设计的电芯内部容积、隔膜层体积、箔材层体积之间的约束关系计算得到。
[0008]进一步的，所述电解液实际可注液体积V
g
计算公式为，其中，V
s
为电芯内剩余体积，V
b
为正极料区第一状态体积，V
c
为负极料区第一状态体积；
ex
bsoc
表示正极料区膨胀系数有效值，ex
csoc
表示负极料区膨胀系数有效值,为正极料区第二状态体积，为负极料区第二状态体积；其中，第一状态体积为极片料区膨胀前的体积，在充放电过程中，极片料区发生膨胀以后，体积变为第二状态体积。
[0009]所述电芯内剩余体积的计算公式为：,其中，V
a
为设计的电芯内部容积，V
d
为隔膜层体积，V
e
为箔材层体积。
[0010]进一步的，所述正极料区膨胀系数有效值计算公式为；负极料区膨胀系数有效值计算公式为：；其中，ex
b
为电芯内部100%SOC下正极料区膨胀系数，ex
c
为电芯内部100%SOC下负极料区膨胀系数，y1%~y2%为电芯应用工况对应的SOC变化区间。
[0011]进一步的，100%SOC下正极料区膨胀系数的计算公式为：，其中，x
bi
为正极料区中各组分所占质量百分比，ex
bi
为正极料区中各组分膨胀系数，ρ
bi
表示正极料区中各组分的真密度。
[0012]进一步的，100%SOC下负极料区膨胀系数的计算公式为：，其中，x
ci
为负极料区中各组分所占质量百分比，ex
ci
为负极料区中各组分膨胀系数，ρ
ci
表示负极料区中各组分的真密度。
[0013]第一状态体积根据极片料区长度、宽度、厚度和真密度等参数测得，具体地，所述正极料区第一状态体积V
b
的计算方法为：确定正极料区压实密度ρ
byashi
，确定正极料区真密度ρ
bzhen
，确定正极料区长度l
b
，宽度w
b
，厚度d
b
，正极层数n
b
，按照公式计算正极料区第一状态体积V
b
；进一步的，所述负极料区第一状态体积V
c
的计算方法为：确定负极料区压实密度ρ
cyashi
，确定负极料区真密度ρ
czhen
，确定负极料区长度l
c
，宽度w
c
，厚度d
c
，正极层数n
c
，按照公式计算负极料区第一状态体积V
c
进一步的，所述正极料区真密度按照公式计算，x
bi
为正极料区中各组分（如粘结剂、导电剂、活性材料等）所占质量百分比，ρ
bi
为正极料区中各组分真密度。
[0014]进一步的，负极料区真密度按照公式，x
ci
为负极料区中各组分（如粘结剂、导电剂、活性材料等）所占质量百分比，ρ
ci
为负极料区中各组分真密度。
[0015]进一步，隔膜层体积V
d
的计算方法为：确定隔膜孔隙率β，确定隔膜长度l
d
，宽度w
d
，厚度d
d
，按照公式计算隔膜层体积V
d
。
[0016]进一步的，箔材层体积V
e
的计算方法为：确定箔材长度l
e
，宽度w
e
，厚度d
e
，极耳长度l
e
‑2，极耳宽度w
e
‑2，箔材层数n
e
，按照公式计算箔材层体积V
e
。
[0017]进一步的，电解液理论可注液体积。
[0018]进一步的，先确定设计电芯的容积V
a
，再确定电芯内部各组分的第一状态体积。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：1.采用本专利提供的锂离子电池注液量确定方法，无需进行大量实验，且可以精确计算电芯的注液量；2.本专利技术考虑了各组分第一状态体积，通过引入第一状态体积，精确计算出电池中剩余的真实可供注液空间，计算结果更加准确；3.本专利技术考虑了电芯主要应用工况对应的SOC变化区间，可以根据给定的真实使用时的SOC区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池注液量确定方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.确定所设计的电芯主要应用工况对应的SOC变化区间，并计算该区间内正极料区膨胀系数有效值和负极料区膨胀系数有效值；S2.根据正极料区膨胀系数有效值和正极料区第一状态体积计算得到正极料区第二状态体积，根据负极料区膨胀系数有效值和负极料区第一状态体积计算得到负极料区第二状态体积；S3.根据所述正极料区第二状态体积、所述负极料区第二状态体积和电芯内剩余体积，计算电解液实际可注液体积V
g
。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池注液量确定方法，其特征在于：所述电芯内剩余体积根据设计的电芯内部容积、隔膜层体积、箔材层体积之间的约束关系计算得到。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池注液量确定方法，其特征在于：所述电解液实际可注液体积V
g
计算公式为，其中，V
s
为电芯内剩余体积，V
b
为正极料区第一状态体积，V
c
为负极料区第一状态体积；ex
bsoc
表示正极料区膨胀系数有效值，ex
csoc
表示负极料区膨胀系数有效值,为正极料区第二状态体积，为负极料区第二状态体积；所述电芯内剩余体积的计算公式为：,其中，V
a
为设计的电芯内部容积，V
d
为隔膜层体积，V
e
为箔材层体积。4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池注液量确定方法，其特征在于：所述正极料区膨胀系数有效值计算公式为；负极料区膨胀系数有效值计算公式为：；其中，ex
b
为电芯内部100%SOC下正极料区膨胀系数，ex
c
为电芯内部100%SOC下负极料区膨胀系数，y1%~y2%为电芯主要应用工况对应的SOC变化区间。5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池注液量确定方法，其特征在于：100%SOC下正极料区膨胀系数的计算公式为：，其中，x
bi
为正极料区中各组分所占质量百分比，ex
bi
为正极料区中各组分膨胀系数，ρ
bi
表示正极料区中各组分的真密度。6.根据权利要求4所述的一种锂离子电池注液量确定方法，其特征在于: 100%SOC下负极料区膨胀系数的计算公式为：，其中，x
ci
为负极料区中各组分所占质量百分比，ex
ci
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高艺珂，赵常，刘青青，邱越，朱高龙，华剑锋，戴锋，李立国，
申请(专利权)人：四川新能源汽车创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：