【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子及锂离子电池相关，更具体地，涉及一种锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法。
技术介绍
1、锂离子电池广泛应用于消费电子、新能源汽车和航空航天等领域。随着社会科技的发展，对锂离子电池能量密度、循环寿命等要求越来越高。然而，锂离子电池首次充放电过程中在负极表面sei生长会永久地消耗活性锂，导致电池能量损失。通过补锂技术可补偿活性锂，达到提升锂离子电池能量密度的效果。补锂技术包括正极补锂、负极补锂、隔膜补锂和电解液补锂等。目前使用最广泛的是正极补锂，部分厂家以实现工业化。正极补锂是在正极合浆过程中添加少量高容量材料，在充电过程中，li+从高容量材料中脱出，补充首次充放电的不可逆容量损失。正极补锂因高安全性、无需改变现有电池生产工艺而最具有工业应用前景。作为锂离子电池的重要补充，钠离子电池的电极材料也存在电化学循环中的钠损失问题，从而导致其循环性能恶化，因此也存在补钠需求。
2、目前，作为正极补锂添加剂的材料主要有：第一类是二元含锂化合物，如li2o、li2o2、lif、li3n等；第二类是三元含锂化合物，如li5feo4、li6coo4、li2nio2、li5reo6、li2ruo3、li2mno3、li2moo3、li0.65ni1.35o2等；第三类是有机锂盐，如li2c2o4等。正极补钠剂的材料主要有：第一类是添加剂，如na2s、nan3、na2o、na2nio2、nacro2、na3c6h5o7、na2c6o6、na2co3等；第二类富钠材料，如na4v2(po4)3等。但大部分补锂剂
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其能实现电池循环过程中库伦效率的衰减而自动进行补锂/补钠。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，所述方法包括以下步骤：
3、向待补锂/补钠的电池施加方向垂直于所述电池平面的超声波，利用超声波的空化效应为补锂剂/补钠剂的分解提供反应动力，促进补锂剂/补钠剂的分解以进行补锂/补钠。
4、进一步地，所述超声波为持续的超声纵波。
5、进一步地，正极补锂剂/补钠剂含量为正极材料质量分数的1％～10％。
6、进一步地，超声波的频率由正极材料密度、正极补锂剂/补钠剂密度、正极补锂剂/补钠剂的含量确定。
7、进一步地，超声波的频率ρ1为正极材料密度，ρ2为正极补锂剂/补钠剂密度，β为正极补锂剂/补钠剂含量，α为电池的特征参数。
8、进一步地，针对软包电池取值：α＝1×104；针对扣式电池取值：α＝ln2×104。
9、进一步地，监视电池每圈循环的库伦效率e，若e<95％，触发电池在下一圈充电过程中进行补锂/补钠。
10、进一步地，库伦效率与补锂剂/补钠剂分解量的关系式为n＝f(e，i)，i为当前充电电流。
11、进一步地，补锂剂/补钠剂分解量与超声作用频率、时间的关系式为n’＝g(f，t)，f为超声波频率，t为超声波作用时间；令实际所需补锂量/补钠量n0＝kn，k取值1.1～1.4；再令n’＝n0，反推出超声波作用时间t。
12、进一步地，所述电池为ncm811软包电池，正极材料为lini0.8co0.1mn0.1o2，掺入5％的li2o2补锂剂，充放电电流为2ma g-1；ncm811软包电池首圈库伦效率为90.3％，触发在下一圈充电过程中进行补锂；补锂时所采用的超声波的频率为52khz，超声波的作用时间为15s。
13、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法主要具有以下
14、有益效果：
15、1.与现有高电压分解补锂剂/补钠剂方法相比：一方面，减少了副反应的发生，补锂剂/补钠剂一般较为稳定，需高电压进行分解补锂/补钠，而正极材料在高电压下性质不稳定，会发生一系列的副反应导致活性物质的损失，减少了可逆容量；另一方面，部分补锂剂/补钠剂颗粒尺寸需要小到一定的纳米尺寸才具有化学活性，进一步增加了制造成本；最后，此类补锂/补钠技术的锂/钠释放是一次性，且是在初始的充放电状态下完成的，所以此类补锂/补钠技术也仅仅解决了电池的能量密度问题，对于电池的寿命改善较小，也许没有提高寿命，反而加速了电池的衰减，造成寿命短，且目前的补锂/补钠方法下补锂/补钠一直在进行，补锂/补钠速度不可控，也会使电池寿命缩短。而本专利技术中，使用超声辅助锂离子/钠离子电池正极可控补锂/补钠，利用超声波的空化效应：电池电解液中的微小气泡核在超声波作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，形成局部点的高温高压，提供补锂剂/补钠剂分解所需要的反应动力，促进了补锂剂/补钠剂的分解，能在短时间内，实现可控、精确的补锂/补钠。
16、2.所述方法易于实现和大规模复用，具有成本低、效率高、能耗低等优点。
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1.一种锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：所述超声波为持续的超声纵波。
3.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：正极补锂剂/补钠剂含量为正极材料质量分数的1％～10％。
4.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：超声波的频率由正极材料密度、正极补锂剂/补钠剂密度、正极补锂剂/补钠剂的含量确定。
5.如权利要求4所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：超声波的频率ρ1为正极材料密度，ρ2为正极补锂剂/补钠剂密度，β为正极补锂剂/补钠剂含量，α为电池的特征参数。
6.如权利要求5所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：对于软包电池取值：α＝1×104；对于扣式电池取值：α＝ln2×104。
7.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的
8.如权利要求7所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：库伦效率与补锂剂/补钠剂分解量的关系式为n＝f(E，I)，I为当前充电电流。
9.如权利要求8所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：补锂剂/补钠剂分解量与超声作用频率、时间的关系式为n’＝g(f，t)，f为超声波频率，t为超声波作用时间；令实际所需补锂量/补钠量n0＝Kn，K取值1.1～1.4；再令n’＝n0，反推出超声波作用时间t。
10.如权利要求1-9任一项所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：所述方法采用超声装置向所述电池施加超声波，所述超声装置包括库伦效率预警器、电流传感器、超声波发射器、超声换能器、通道切换及控制器；库伦效率预警器用于检测电池的库伦效率，并向控制器反馈；控制器用于接收来自库伦效率预警器的信息，控制超声信号的产生；超声波发射器用于发射超声波；超声波换能器用于将超声电信号转换为超声波；电流传感器贴于电池表面，用于检测电流内部电流，并向控制器反馈。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：所述超声波为持续的超声纵波。
3.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：正极补锂剂/补钠剂含量为正极材料质量分数的1％～10％。
4.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：超声波的频率由正极材料密度、正极补锂剂/补钠剂密度、正极补锂剂/补钠剂的含量确定。
5.如权利要求4所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：超声波的频率ρ1为正极材料密度，ρ2为正极补锂剂/补钠剂密度，β为正极补锂剂/补钠剂含量，α为电池的特征参数。
6.如权利要求5所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：对于软包电池取值：α＝1×104；对于扣式电池取值：α＝ln2×104。
7.如权利要求1所述的锂离子/钠离子电池正极超声可控补锂/补钠的方法，其特征在于：监视电池每圈循环的...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁利霞，石婷，黄锴，沈越，李真，张五星，许恒辉，黄云辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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