一种锂离子电池析锂量的测定方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池析锂量的测定方法，通过测定不同质量的锂片遇水反应生成的氢气体积，建立锂片质量与所产的氢气体积之间的关系式；通过气相色谱法测定待测锂离子电池和对照锂离子电池所产气体的体积百分数消除其他气体杂质(由SEI及其他副反应产物遇水产生)的影响，并测定待测锂离子电池的负极片的产氢气体积与空电状态下对照锂离子电池的负极片的产氢气体积的差值消除由于LiC6与SEI膜带来的背景噪声的影响，并将该差值代入上述关系式中，最终计算得到待测锂离子电池的析锂量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池析锂量的测定方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池析锂量的测定方法。

技术介绍

[0002]近年来，发展电动汽车，使用电力驱动替代传统燃油驱动，已成为各国碳减排事业的主要发力点之一。现阶段电动汽车主要采用锂离子电池作为动力源，但在使用过程中，由于恶劣环境因素影响或不当的充放电方式，锂离子电池的负极会析出锂单质，导致电池内部活性锂含量损失，这将直接导致电池容量衰减，且更严重的析锂将直接造成电池内短路，近而引发严重的汽车安全事故。因此，锂离子电池析锂失效检测技术的发展对电池健康状态评估以及电池失效分析显得尤为重要。
[0003]目前广泛被文献研究报道的析锂检测方法包括：1、三电极测试，以负极电位是否达到0V作为析锂的评判标准；2、电压弛豫曲线，以电池充电后搁置状态下对应的电压曲线是否出现特征峰，作为析锂的评判标准；3、放电容量微分曲线，通过放电过程中容量微分曲线是否出现特征峰，评判是否发生析锂；4、事后分析，即将循环过程中的电芯进行满电态拆解，观察负极界面，肉眼观察判断是否发生析锂。
[0004]上面提到的四种检测方法中，三电极测试法在制作三电极电芯过程中需保证参比电极不与任一极片发生直接接触，即需额外增加一层隔膜，若额外增加的这层隔膜产生极化，三电极测试结果将产生一定偏差。电压弛豫曲线以及放电容量微分曲线在电芯低温析锂时，特征峰明显，但在常温条件中特征峰难以显现，两种曲线存在一定使用局限性。事后分析法通过满电态电芯拆解判断是否析锂，需要电池经历长时间的循环挂测，耗时长，且电池拆解即报废，成本高，由于人眼观察范围有限，通过肉眼观察拆解出的负极界面判断电池是否析锂，易受生理影响，近而会对结果产生误判。
[0005]以上几种方法虽可以判断负极是否发生析锂，但无法得知所析出的锂单质的具体数值，即无法对析锂程度进行定量检测。因此有必要提供一种检测方法，能够定量化检测锂离子电池负极的析锂程度，从而为电池健康状态评估及电池失效分析提供更具体的参考数据。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的方法仅能够判断是否析锂，而无法对析锂程度进行定量检测的缺陷，从而提供一种锂离子电池析锂量的测定方法。
[0007]本专利技术提供了一种锂离子电池析锂量的测定方法，包括如下步骤：
[0008]S1步骤：测定不同质量的锂片遇水反应生成的氢气体积ΔV，建立锂片质量与ΔV之间的关系式；
[0009]S2步骤：拆解待测锂离子电池获得负极片，测定待测锂离子电池的负极片遇水产气体积V
总
，再利用气相色谱法测定所产气体中氢气的体积百分数％H2，计算得到待测锂离子电池遇水产氢气的体积；
[0010]S3步骤：取与待测锂离子电池规格相同的对照锂离子电池，将对照锂离子电池调节至空电状态，然后拆解对照锂离子电池获得负极片，测定对照锂离子电池的负极片遇水产气体积V
总噪音
，再利用气相色谱法测定所产气体中氢气的体积百分数％H2‑
噪音
，计算得到对照锂离子电池遇水产氢气的体积，采用S2步骤的待测锂离子电池遇水产氢气的体积减去对照锂离子电池遇水产氢气的体积，得到去噪后待测锂离子电池的负极片析锂产生的氢气体积V
氢气
‑
析锂
；
[0011]S4步骤：将V
氢气
‑
析锂
代入S1步骤所得到的锂片质量与氢气体积之间的关系式中，即得待测锂离子电池的析锂量。
[0012]本专利技术中，与待测锂离子电池规格相同的对照锂离子电池是指正负极设计相同。
[0013]进一步的，S1步骤中，不同锂片的质量为1～20mg，和/或，锂片个数为4个以上。
[0014]进一步的，待测锂离子电池和对照锂离子电池原料组成以及制备方法相同。
[0015]进一步的，S2步骤或S3步骤，或者S1步骤可以分别将负极片或者锂片浸泡在水中，S2步骤或S3步骤的产气体积，或者S1步骤的产氢气体积分别为负极片遇水产气体积的最大值，或者锂片遇水所产气体的最大值。
[0016]进一步的，S2步骤或S3步骤的产气体积，或者S1步骤的氢气体积的测试方法为：将待测负极片或者锂片置于气体采样装置中，抽真空密封之后，测试气体采样装置的体积，记为注水前总体积，注水以浸泡待测锂片或者负极片，反应产气，反应完成后，测量气体采样装置的体积，记为注水后总体积，注水后总体积减去注水前总体积再减去注水体积，即得。
[0017]进一步的，采用气体体积测定装置测出产气体积或者产氢气体积，优选的，所述气体体积测定装置包括容器，所述容器具有第一开口和与第一开口可拆卸连接的密封件，容器具有第二开口和与第二开口相连通的液体体积测量装置，所述容器内设置有供待测气体采样装置和液体容置的第一腔室，液体体积测量装置内设置有供所述第一腔室内过量的液体容置的第二腔室。
[0018]优选的，所述可拆卸的连接为螺纹连接，优选的，底座与容器之间设置有密封垫圈，优选的，量筒与容器之间连接有硅胶连接件。
[0019]进一步的，S1步骤中，锂片质量与ΔV之间的关系式如下：y＝1.7416x+0.1885，R2＝0.9844，y为氢气体积ΔV，单位为ml，x为锂片质量，单位mg。
[0020]本专利技术还提供了一种单位容量损失的锂离子电池的析锂量的测定方法，包括上述任一所述的锂离子电池析锂量的测定方法，其中，S2步骤中在拆解待测锂离子电池之前还包括测定待测锂离子电池的标称容量，然后进行充放电循环，计算出析锂容量损失的步骤。
[0021]进一步的，S2步骤中，标称容量测定步骤中，在40
‑
50℃下老化15
‑
36小时，老化结束后继续在40
‑
50℃下以4.5
‑
5.5mA电流预充10
‑
20小时，预充结束后将电池在20
‑
30℃下放空电，然后以20
‑
30mA的电流充放电2
‑
4次，以最后一次的放电容量作为电池的标称容量。
[0022]进一步的，S2步骤中，充放电循环步骤中，循环倍率为4.5
‑
5.5C，循环圈数为30
‑
50圈。
[0023]进一步的，S3步骤中还包括采用析锂量除以析锂容量损失计算得到单位容量损失的析锂量的步骤。
[0024]本专利技术还提供了一种气体体积的测量装置，包括容器，所述容器具有第一开口和与第一开口可拆卸连接的密封件，容器具有第二开口和与第二开口相连通的液体体积测量
装置，所述容器内设置有供待测气体采样装置和液体容置的第一腔室，液体体积测量装置内设置有供所述第一腔室内过量的液体容置的第二腔室，优选的，所述可拆卸的连接为螺纹连接，优选的，底座与容器之间设置有密封垫圈，优选的，量筒与容器之间连接有硅胶连接件。
[0025]本专利技术中，术语析锂量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池析锂量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1步骤：测定不同质量的锂片遇水反应生成的氢气体积ΔV，建立锂片质量与ΔV之间的关系式；S2步骤：拆解待测锂离子电池获得负极片，测定待测锂离子电池的负极片遇水产气体积V
总
，再利用气相色谱法测定所产气体中氢气的体积百分数％H2，计算得到待测锂离子电池遇水产氢气的体积；S3步骤：取与待测锂离子电池规格相同的对照锂离子电池，将对照锂离子电池调节至空电状态，然后拆解对照锂离子电池获得负极片，测定对照锂离子电池的负极片遇水产气体积V
总噪音
，再利用气相色谱法测定所产气体中氢气的体积百分数％H2‑
噪音
，计算得到对照锂离子电池遇水产氢气的体积，采用S2步骤的待测锂离子电池遇水产氢气的体积减去对照锂离子电池遇水产氢气的体积，得到去噪后待测锂离子电池的负极片析锂产生的氢气体积V
氢气
‑
析锂
；S4步骤：将V
氢气
‑
析锂
代入S1步骤所得到的锂片质量与氢气体积之间的关系式中，即得待测锂离子电池的析锂量。2.根据权利要求1所述的锂离子电池析锂量的测定方法，其特征在于，S1步骤中，不同锂片的质量为1～20mg，和/或，锂片个数为4个以上。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池析锂量的测定方法，其特征在于，S2步骤或S3步骤的产气体积，或者S1步骤的产氢气体积的测试方法为：将待测负极片或者锂片置于气体采样装置中，抽真空密封之后，测试气体采样装置的体积，记为注水前总体积，注水以浸泡待测锂片或者负极片，反应产气，反应完成后，测量气体采样装置的体积，记为注水后总体积，注水后总体积减去注水前总体积再减去注水体积，即得。4.根据权利要求3所述的锂离子电池析锂量的测定方法，其特征在于，采用气体体积测定装置测出产气体积或者产氢气体积，优选的，所述气体体积测定装置包括容器，所述容器具有第一开口和与第一开口可拆卸连接的密封件，容器具有第二开口和与第二开口相连通的液体体积测量装置，所述容器内设置有供待测气体采样装置和液体容置的第一腔室，液体体积测量装置内设置有供所述第一腔室内过...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乙达，李树贤，张要军，何见超，张放南，高飞，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：