【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种锂离子电池安全边界的研究方法，特别是涉及锂离子电池热安全边界及失效机理。
技术介绍
1、随着全球市场电动汽车商品化步伐的日益加快，对高功率和高能量动力电池需求迅速增加，而电池的安全性也越来越受到人们的关注。尤其是近几年，锂电池自燃、爆炸等事故的新闻时有发生，锂电池的安全性愈发受到重视。目前，我国锂电池在技术研发层面尚处于初始阶段，在安全性方面依旧存在诸多问题，锂离子电池在使用或者储存过程中会出现一定概率的失效，包括极化增大、正负极材料损坏、电解液消耗、析锂、可脱嵌锂损失等，严重影响着锂离子电池的使用性能、一致性、可靠性、安全性。对锂离子电池失效进行准确诊断快速找寻引起失效的主要因素，对锂离子电池性能提升和技术发展具有深远意义。
2、现有针对锂离子电池热安全边界识别的方法较复杂。cn200610130589.2公开了一种锂离子电池热安全性能预测的方法，该方法利用绝热量热技术分别对锂离子电池的正极材料/电解液和负极材料/电解液进行热分析动力学的研究，并结合电池中的温度场数学关系式，以预测热安全临界值。该方法较复杂，且依赖绝热环境进行试验。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本公开提供了一种锂离子电池安全边界的研究方法，用于快速评估锂离子电池的热安全边界以及其失效机理。
2、本公开的试验方法还可应用于评估应力对正极或负极热安全边界的影响，并以此来评估电池在应力条件下的热安全边界及失效机理。
3、本公开涉及一种锂离子电池热安全边界
4、步骤(1)：对随机选取的锂离子电池进行预处理过程；
5、步骤(2)：对经过预处理后的锂离子电池进行拆解过程；
6、步骤(3)：对经过拆解后的极片进行封装操作；所述封装操作包括对正极极片与负极极片的单独封装，分别得到正极极片单独封装后的样品和负极极片单独封装后的样品；
7、步骤(4)：对所述正极极片单独封装后的样品和负极极片单独封装后的样品进行静置操作；
8、步骤(5)：对经过静置操作后的所述正极极片单独封装后的样品和负极极片单独封装后的样品施加应力；
9、步骤(6)：将步骤(5)得到的所述正极极片单独封装后的样品和负极极片单独封装后的样品进行热安全试验，记录所述发生热失控所对应的温度，并且定义所述样品的热安全边界的数值；
10、步骤(7)：根据所述热安全边界的数值，对锂离子电池热安全边界的决定性因素做出判断，并分析锂离子电池的热失效机理。
11、在本公开的一个方面，本公开进一步包括以下步骤(1)和步骤(7)中的至少一个：
12、在步骤(1)中：对随机选取的锂离子电池进行预处理过程，所述预处理过程包括充电过程；
13、在步骤(7)中：根据所述热安全边界的数值，比较所述正极极片单独封装后的样品发生热失控所对应的温度和负极极片单独封装后的样品发生热失控所对应的温度，对锂离子电池热安全边界的决定性因素做出判断，并结合正负极材料与电解液的反应机制，分析锂离子电池的热失效机理。
14、在本公开的一个方面，所述步骤(1)中的充电过程中所使用的充放电倍率选自0.01-1c，优选为0.05-0.5c，更优选为0.33c；所述充电过程包括对所述随机选取的锂离子电池充电至90-105％soc，优选为95-100％soc，更优选为100％soc。
15、在本公开的一个方面，所述步骤(3)中，在所述封装操作前，利用隔膜将所述极片隔开，并补充电解液。
16、在本公开的一个方面，所述步骤(4)的静置过程的静置时间选自2-72小时，优选为4-48小时，更优选为6-24小时；所述步骤(4)的静置过程的静置温度选自10-70℃，优选为15-50℃，更优选为20-45℃。
17、在本公开的一个方面，所述步骤(5)的应力范围选自100-2500n，优选为500-2000n，更优选为800-1500n。
18、在本公开的一个方面，在所述步骤(7)中，如果正极极片单独封装后的样品发生热失控所对应的温度小于负极极片单独封装后的样品发生热失控所对应的温度，表明正极/电解液反应是决定锂离子电池热安全边界的决定性因素；如果正极极片单独封装后的样品发生热失控所对应的温度大于负极极片单独封装后的样品发生热失控所对应的温度，表明负极/电解液反应是决定锂离子电池热安全边界的决定性因素。
19、在本公开的一个方面，本公开包括以下步骤：
20、步骤(1)：对随机选取的锂离子电池进行预处理过程，所述预处理过程包括采用0.33c倍率将电池充电至100％soc的充电过程；
21、步骤(2)：在干燥环境下对经过预处理后的锂离子电池进行拆解过程，得到脱锂态的正极极片和嵌锂态的负极极片，所述步骤(2)的拆解过程保持极片的完整性；
22、步骤(3)：在干燥环境下，利用铝塑膜将正极极片进行封装操作，封装前利用隔膜将各个正极极片隔开，并补充电解液；负极极片进行同样的封装操作；分别得到正极极片单独封装后的样品和负极极片单独封装后的样品；
23、步骤(4)：对正极极片和负极极片封装后的样品置于20-45℃下，静置6-24h；
24、步骤(5)：对经过静置操作后的正极极片和负极极片封装后的样品施加100-2000n的应力；
25、步骤(6)：将步骤(5)得到的样品进行热安全试验，分别记录经过步骤(5)后的所述正极极片和负极极片封装后的样品发生热失控所对应的温度，并且定义所述样品的热安全边界的数值；
26、步骤(7)：根据所述热安全边界的数值，比较所述正极极片封装后的样品发生热失控所对应的温度和负极极片封装后的样品发生热失控所对应的温度，如果正极极片封装后的样品发生热失控所对应的温度小于负极极片封装后的样品发生热失控所对应的温度，表明正极/电解液反应是决定锂离子电池热安全边界的决定性因素；如果正极极片封装后的样品发生热失控所对应的温度大于负极极片封装后的样品发生热失控所对应的温度，表明负极/电解液反应是决定锂离子电池热安全边界的决定性因素。
27、在本公开中，c-pocket是指正极极片单独封装后的样品；a-pocket是指负极极片单独封装后的样品。
28、本公开内容提供了一种锂离子电池安全边界的研究方法，其中包括以下步骤：
29、步骤1：随机选取一支锂离子电池，并采用合适的充放电倍率对锂离子电池进行预处理，使电池处于满电状态；
30、步骤2：在干燥环境下，将电池进行拆解，得到脱锂离态的正极极片和嵌锂态的负极极片，拆解过程中保持极片的完整性；
31、步骤3：在干燥环境下，利用铝塑膜将正极极片进行封装，封装前利用隔膜将正极极片隔开，并补充适量电解液。负极极片进行同样的封装操作。正极极片单独封装后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池热安全边界识别方法，所述识别方法用于评估锂离子电池的热安全边界以及其失效机理，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中，进一步包括以下步骤(1)和步骤(7)中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中：
4.根据权利要求2所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中，在所述步骤(3)中，在所述封装操作前，利用隔膜将所述极片隔开，并补充电解液。
5.根据权利要求2所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中：
6.根据权利要求2所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中：
7.根据权利要求2所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中：
8.根据权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热安全边界识别方法，所述识别方法用于评估锂离子电池的热安全边界以及其失效机理，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中，进一步包括以下步骤(1)和步骤(7)中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中：
4.根据权利要求2所述的锂离子电池热安全边界识别方法，其中，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹宇，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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