一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术包括以下步骤，通过扣电电池获得标准充放电电位曲线；设定不同倍率，对三电极电池进行不同倍率的充放电测试，获得每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线；将每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线与标准充放电电位曲线进行对比，通过两曲线偏离最大处的电位差值计算获得每个倍率下三电极电池的极化电位；拆解三电极电池，获得析锂开始时的极化电位和充放电倍率。本发明专利技术的主要用途是进一步降低锂离子电池析锂风险，利用电池析锂和极化之间的相关性，利用极化电位表征析锂窗口，提前预判电芯内部的情况，从而制定更优的充电策略，改善电池性能。改善电池性能。改善电池性能。

【技术实现步骤摘要】
一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，更具体地说，涉及一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法。

技术介绍

[0002]随着能源的紧缺与环境的恶化，新能源技术正在被越来越多的使用和推广。其中锂离子电池由于它的能量密度高，自放电少，循环性能好，是环境友好型的产品，这些特点导致了锂离子电池的飞速发展。
[0003]电池在充放电过程中，当电池有电流通过，会出现电位偏离了平衡电位的现象，该现象称为电池极化。极化电位就是实际电位与平衡电位的差值，被用来衡量极化的程度。极化分为三类，电化学极化，浓差极化和欧姆极化。其中欧姆极化是由于电解液、电极材料、隔膜电阻以及各种组成零件之间存在的接触电阻所引起的极化，瞬时发生且是恒定的，只受电流大小的影响。浓差极化和电化学极化是可以通过各种手段来缓解和致力于减小的，减小极化可以进一步提升电池性能。
[0004]锂离子电池在充电时，Li+从正极脱嵌并嵌入负极。但是当一些异常情况出现时，例如负极嵌锂空间不足、Li+嵌入负极阻力太大、Li+过快的从正极脱嵌但无法等量的嵌入负极等异常发生时，无法嵌入负极的Li+只能在负极表面得电子，从而形成银白色的金属锂单质，这也就是常说的析锂。析锂不仅使电池性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池的快充容量，并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。因此如何制定一个良好的充电策略避免析锂的发生，提高电池的使用性能显得非常必要。

技术实现思路

[0005]1.专利技术要解决的技术问题
[0006]本专利技术提供一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，用于解决进一步降低锂离子电池析锂风险的问题，利用电池析锂和极化之间的相关性，利用极化电位表征析锂窗口，提前预判电芯内部的情况，从而制定更优的充电策略，改善电池性能。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0009]一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，包括以下步骤，
[0010]S1、制作包括正极极片和锂片的扣电电池、包括负极极片和锂片的扣电电池和包括正极极片和负极极片的扣电电池；
[0011]S2、以设定倍率对所述扣电电池进行充放电，获得扣电电池正负极的标准充放电电位曲线；
[0012]S3、制作卷芯电池，在卷芯电池上设置参比电极获得三电极电池；
[0013]S4、设定不同倍率，对三电极电池进行不同倍率的充放电测试，获得每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线；
[0014]S5、将每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线与标准充放电电位曲线进行对比，通过两曲线偏离最大处的电位差值计算获得每个倍率下三电极电池的极化电位；
[0015]S6、拆解三电极电池，获得析锂开始时的极化电位和充放电倍率。
[0016]进一步地，步骤S1中，制作扣电电池的极片取之于步骤S3中制作卷芯电池的极片。
[0017]进一步地，步骤S2中，所述设定倍率在0.1C以下。
[0018]进一步地，步骤S3中，采用铜丝与卷芯电池连接，其中铜丝引出的一端作为参比电极形成三电极电池。
[0019]进一步地，步骤S4中，设定不同倍率的方法为，不同倍率数值在1C左右进行取值。
[0020]进一步地，所述不同倍率数值从小到大阶梯递增。
[0021]进一步地，步骤S4中，对三电极电池进行不同倍率的充放电测试以及获得每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线方法为，采用多通道仪连接三电极电池的正极
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参比电极、负极
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参比电极、正极
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负极三个电压通道，同时电性能测试柜连接三电极电池的正负极，启动不同倍率的充放电测试。
[0022]进一步地，步骤S6中，所述析锂开始时的充放电倍率为步骤S4中不同倍率中发生析锂的电池对应的最小倍率。
[0023]进一步地，所述析锂开始时的极化电位为所述最小倍率对应的极化电位。
[0024]进一步地，制作扣电电池的正极极片和负极极片在制作前先采用试剂进行单面擦拭。
[0025]3.有益效果
[0026]采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
[0027](1)本专利技术的一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，通常析锂发生在充电末期，此时电池内部锂离子在负极内部富集，极化较大，析锂的风险加大。本方法利用电池极化电位表征析锂窗口有利于提前预判电芯内部的情况，有利于后续优化制定充电策略，改善电池性能，在不改动电池原有设计，不增加材料和人力成本基础上，实现电池循环寿命的提升，从而节约成本。
[0028](2)本专利技术的一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，通过获得正负极的标准充放电电位曲线，将三电极电池不同倍率下充放电测试的电位曲线与标准电位曲线对比，判断不同倍率下的极化电位，再通过拆解电池，确定造成析锂的最小充电倍率，得出析锂开始时的极化电位，根据此电位，判定后续的充放电策略是否会造成析锂。能够更为准确的反应且能够预判某一倍率下出电池出现析锂的情况。
[0029](3)本专利技术的一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，每个倍率下的充放电曲线与标准曲线对比，能够得到不同倍率下充放电曲线与标准曲线的差异，此差异代表在该倍率下充电电池极化情况。通过对比充电情况下的负极电位曲线，在充电末端可以得到标准电位与工作电位的差值，即为析锂的极化电位。
[0030](4)本专利技术的一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，制作扣电电池时，采用正负极单面极片与锂片分别制作，利用锂片作为对电极排除对电极的影响，采用小倍率进一步消除极化，从而得到与标准曲线更为接近的正负极的标准电位曲线。
附图说明
[0031]图1为扣电电池标准充放电曲线图；
[0032]图2为三电极电池负极电位曲线与扣电电池负极电位曲线对比图。
具体实施方式
[0033]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。
[0034]由于电池析锂和电池极化具有相关性，在电池充电末期锂离子在负极内部富集，极化增大，析锂风险增加，因此本实施例提供一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，利用极化电位表征电池析锂窗口，有利于提前预判电芯内部的情况，有利于后续优化制定充电策略，改善电池性能。
[0035]本实施例中利用电池极化电位表征析锂窗口的方法包括以下步骤：
[0036]S1、制作包括正极极片和锂片的扣电电池、包括负极极片和锂片的扣电电池和包括正极极片和负极极片的扣电电池；
[0037]S2、以设定倍率对所述扣电电池进行充放电，获得扣电电池正负极的标准充放电电位曲线；
[0038]S3、制作卷芯电池，在卷芯电池上设置参比电极获得三电极电池；
[0039]S4、设定不同倍率，对三电极电池进行不同倍率的充放电测试，获得每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、制作包括正极极片和锂片的扣电电池、包括负极极片和锂片的扣电电池和包括正极极片和负极极片的扣电电池；S2、以设定倍率对所述扣电电池进行充放电，获得扣电电池正负极的标准充放电电位曲线；S3、制作卷芯电池，在卷芯电池上设置参比电极获得三电极电池；S4、设定不同倍率，对三电极电池进行不同倍率的充放电测试，获得每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线；S5、将每个倍率下三电极电池正负极充放电电位曲线与标准充放电电位曲线进行对比，通过两曲线偏离最大处的电位差值计算获得每个倍率下三电极电池的极化电位；S6、拆解三电极电池，获得析锂开始时的极化电位和充放电倍率。2.根据权利要求1所述的利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，其特征在于：步骤S1中，制作扣电电池的极片取之于步骤S3中制作卷芯电池的极片。3.根据权利要求1所述的利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，其特征在于：步骤S2中，所述设定倍率在0.1C以下。4.根据权利要求2或3所述的利用电池极化电位表征析锂窗口的方法，其特征在于：步骤S3中，采用铜丝与卷芯电池连接，其中铜丝引出的一端作为参比电极形成三电极电池。5.根据权利要求4所述的利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洁，
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：