一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法，将需检测的负极材料或电极片组装成半电池，对半电池进行充放电测试后进行金属腐蚀测试并绘制Tafel曲线，根据Tafel曲线筛选出Tafel区，根据Tafel区的Tafel方程计算电极的反应交换电流密度，并筛选交换电流密度更大的负极材料或电极片或电解液。本方法通过电池测试和金属腐蚀速率测试相结合，计算多组对对比例的I0，通过对比I0的大小来筛选快充型材料、电解液以及电极，实验过程简单、实用性强且能快速筛选快充型材料、电解液以及电极。电解液以及电极。电解液以及电极。

【技术实现步骤摘要】
一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法。

技术介绍

[0002]目前，电动汽车长续航发展下，国内外主力电动乘用车续航普遍突破600km，续航焦虑逐步化解，但随之而来的充电便利性成为用户关注的新“痛点”。而解决充电便利性的关键突破口是电池快充技术。快充技术主要取决于负极材料，同时要求电解液和导电剂的高度配合。然而在快充产品开发中，需要快速筛选快充型负极材料，以及快速准确评估电池负极动力学能力。目前测试方法中有循环伏安法、线性扫描循环伏安法和电化学阻抗普法，目前的测试方法测试周期长、数据处理比较繁杂，且测试结果的一致性差，很难使得仿真结果与实验结果保持一致。

技术实现思路

[0003]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法。
[0004]本专利技术提出的一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法，将需检测的负极极材料或电极片组装成半电池，对半电池进行充放电测试后进行金属腐蚀测试并绘制Tafel(塔菲尔)曲线，根据Tafel曲线筛选出Tafel区，根据Tafel区的Tafel方程计算电极的反应交换电流密度，交换电流密度越大则快充性能越好。
[0005]通过更换正极材料或电解液，筛选出最大的I0，I0的大小是动力学能力的表现，I0越大其快充性能越好。
[0006]具体的，所述电极交换电流密度I0由下列计算公式所得：
[0007]η＝a+blgI0[0008]其中：η为过电势，a为电流密度，b为Tafel斜率。
[0009]优选的，电池进行充放电测试的步骤为：
[0010]S1、对充满电的锂离子电池搁置10min；
[0011]S2、恒流放电至5mV；
[0012]S3、搁置10min；
[0013]S4、0.1C恒流对半电池充满电；
[0014]S5、重复步骤S1
‑
S4至少三次；
[0015]S6、0.1C放电至不大于0.2V，结束。
[0016]优选的，步骤S2、恒流放电至5mV，具体为0.1C恒流放电至5mV(精确讲是略大于5mV)，再0.01C恒流放电至5mV，以增大放电精度。
[0017]优选的，所述半电池，其正极为石墨电极、Si基电极、硬碳电极中的一种，负极为金属Li制成。
[0018]优选的，对半电池进行充放电测试后至少对半电池放置1h再进行金属腐蚀测试。
[0019]优选的，电池测试和金属腐蚀测试均在相同的恒温条件下进行。
[0020]优选的，电池测试和金属腐蚀测试均在恒温箱中进行。
[0021]优选的，电池测试和金属腐蚀测试均在25
°
恒温环境下进行。
[0022]优选的，在对半电池进行充放电测试前在恒温箱搁置至少4h。
[0023]优选的，金属腐蚀速率测试条件为扫描速度0<V0≤1mV/s,扫描区间为开路电压
‑
5mV。
[0024]本专利技术中，所提出的快速筛选负极及电解液快充能力的方法，通过电池测试和金属腐蚀速率测试相结合，计算多组对对比例的I0，实验过程简单、实用性强且能快速筛选快充型材料、电解液以及电极。
[0025]本专利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，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例一的Tafel曲线；
[0027]图2为本专利技术实施例1的倍充性能。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解对本专利技术的限制。
[0029]实施例1
[0030]本专利技术提出的一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法，采用功率性石墨极片与常规能量型石墨极片分别组装成半电池，半电池的负极均为锂片，首先，将电池放置在25
°
恒温箱中保温4h，然后将在25
°
恒温箱中对半电池进行充放电测试：
[0031]充放电测试步骤如下：
[0032]S1、对充满电的锂离子电池搁置10min；
[0033]S2、0.1C恒流放电至大约5mV(精确讲是略大于5mV)；
[0034]S3、0.01C恒流放电至5mV；
[0035]S4、搁置10min；
[0036]S5、0.1C恒流充电至1.5V；
[0037]S6、重复上述S1
‑
S5步骤3次；
[0038]S7、0.1C放电至0.1V(或≤0.2V)，结束。
[0039]电池在恒温箱中搁置2h,在25
°
恒温箱中进行金属腐蚀速率测试，测试条件为0.5mV/S扫描速度，扫描范围开路电压至5mV。将所得测试结果进行处理分析，得到Tafel曲线，如图1所示，筛选Tafel区，并拟合Tafel区成线性关系，得满足Tafel方程的线性公式，将获得的公式计算电极反应交换电流密度。得到得交换电流密度I0；具体结果如下表：
[0040][0041]在全电池里面的负极用功率型石墨快充性能更优于常规石墨的快充性能，如图2所示为功率石墨和常规石墨的倍充性能；而本方法所计算的功率型石墨的I0更大，验证本方法的有效性。
[0042]实施例2
[0043]本专利技术提出的一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法，采用压实1.5g/cm3石墨极片与压实1.65g/cm3石墨极片分别组装成半电池，半电池的负极为锂片，将电池放置在25
°
恒温箱中保温4h，然后将在25
°
恒温箱中对半电池进行充放电测试；
[0044]测试步骤如下：
[0045]S1、搁置10min；
[0046]S2、0.1C恒流放电至5mV(精确讲是略大于5mV)；
[0047]S3、0.01C恒流放电至5mV；
[0048]S4、搁置10min；
[0049]S5、0.1C恒流充电至1.5V；
[0050]S6、重复上述S1
‑
S5步骤3次；
[0051]S7、0.1C放电至0.1V(或≤0.2V)，结束。
[0052]电池搁置2h,在25
°
恒温箱中对半电池进行金属腐蚀速率测试，测试条件为0.5mV/S扫描速度，扫描范围开路电压至5mV。将所得数据拟合处理筛选Tafel区，得满足Tafel方程的线性公式，将获得的公式计算电极反应交换电流密度。得到得交换电流密度I0；具体结果如下表：
[0053][0054]本领域技术人员应该知晓压实1.65g/cm3石墨极片做负极的快充性能相对压实1.5g/cm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速筛选负极及电解液快充能力的方法，其特征在于，将需检测的负极极材料或电极片组装成半电池，对半电池进行充放电测试后进行金属腐蚀测试并绘制Tafel曲线，根据Tafel曲线筛选出Tafel区，根据Tafel区的Tafel方程计算电极的反应交换电流密度，交换电流密度越大则快充性能越好。2.根据权利要求1所述的快速筛选负极及电解液快充能力的方法，其特征在于，所述电极交换电流密度I0由下列计算公式所得：η＝a+blgI0其中：η为过电势，a为电流密度，b为Tafel斜率。3.根据权利要求1所述的快速筛选负极及电解液快充能力的方法，其特征在于，电池进行充放电测试的步骤为：S1、对充满电的锂离子电池搁置10min；S2、恒流放电至5mV；S3、搁置10min；S4、0.1C恒流对半电池充满电；S5、重复步骤S1
‑
S4至少三次；S6、0.1C放电至不大于0.2V，结束。4.根据权利要求1所述的快速筛选负极及电解液快充能力的方法，其特征在于，所述半电池的正极为石...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴卫卫，宫璐，张金华，孙菡倩，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：