[發明專利]一種鋰離子電池循環微觀析鋰的檢測方法

有效

• 申請號: 201810376005.2
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108535659B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 柳聽前;陳啟多;鄭丹;吳方勝;陳周浩
• 申請（專利權）人: 上海力信能源科技有限責任公司
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;H01M10/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種鋰離子電池循環微觀析鋰的檢測方法，首先將待測鋰離子電池進行放電，放電后進行拆解，取出負極極片清洗去殘留的電解液暴露在空氣中5?20h、暴露完成后于60?110℃加熱烘干1?3h，將析出的鋰最終轉化為碳酸鋰，再采用能譜EDS測試或化學滴定法測得相應的數據來判定負極極片析鋰程度。與現有技術相比，具有以下優點：檢測范圍廣，適用于微觀析鋰的檢測，可通過檢測得到具體的數據從而進行一個直觀上的析鋰程度的判定；具有較高的檢測便利性、檢測數據外干擾性小，檢測方法對設備要求低，檢測成本低；適用于LFP、NCM、LMO等多種鋰離子電池循環的析鋰分析。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池微觀析鋰的檢測領域，尤其涉及一種鋰離子電池循環微觀析鋰的檢測方法。

背景技術

近年來，隨著便攜式電子設備、電動汽車、電網儲能技術的快速發展，人們對高能量密度、高安全性的電池和儲能系統的需求越來越迫切。

鋰離子電池在循環過程中析鋰會造成容量損失和引起安全問題，電池循環容量的衰減主要來源于活性鋰的損失，活性鋰主要損失在材料內部、SEI膜上或者析鋰。宏觀上的析鋰肉眼可以觀察到；但是目前對于負極顆粒表層的微觀析鋰的檢測較少；實際上微觀析鋰的檢測結果通常對鋰電池的相關性能提高設計具有很大的指導意義。

中國專利CN107728078 A一種鋰離子電池析鋰的檢測方法中公開了在小電流恒流恒壓充電的過程中，某一階段出現電壓連續下降，則判定待測鋰離子電池有析鋰現象；該方法一方面僅僅是一個定性的分析檢測，只能檢測電池是否發生析鋰現象，并不能通過具體的數據對其析鋰程度進行直觀的判定；另一方面該方法具有一定的片面性，并不能排除由于電池極化造成的電壓的下降。

此外中國專利CN105203566A一種鋰離子電池中負極析鋰的檢測方法中提出，通過拆解電池，用金屬鹽錳離子的有機溶液置換析出的鋰，測試金屬鹽錳離子的含量來確定析出鋰的量。該方法可對鋰離子電池的負極析鋰進行定量檢測，但是不能排除SEI膜的上的鋰的有機化合物與金屬鹽錳離子反正置換反應，對測試結果帶來的干擾影響，因此具有檢測結果精確度不高的缺點。

因此，一種受干擾小，檢測方便，操作簡單的鋰離子電池循環微觀析鋰的定量檢測方法值得研究。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提出了一種具有較高的檢測便利性、可對微觀無法用肉眼觀察到的析鋰通過檢測得到直觀的數據從而進行析鋰程度判定的鋰離子電池循環微觀析鋰的檢測方法。

技術方案：為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種鋰離子電池循環微觀析鋰的檢測方法，包括如下步驟：

(1)將待測鋰離子電池進行放電，SOC為0％-50％；

(2)對放電完成的鋰離子電池進行拆解，取出負極極片并用酯類電解液有機溶劑進行沖洗3-5次洗去殘留的電解液；

(3)將取出的負極極片暴露在空氣中5-20h；暴露完成后于60-110℃加熱烘干1-3h，析出的鋰依次氧化為氧化鋰，吸收水分生成氫氧化鋰，再與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鋰；

(4)采用能譜儀EDS測試方法或化學滴定法來檢測步驟(3)處理后的負極極片材料的析鋰程度。

步驟(2)中所述酯類電解液有機溶劑為碳酸亞乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或多種；以獲得最佳的清洗效果。

更進一步的，步驟(2)中所述酯類電解液有機溶劑為碳酸二甲酯。

步驟(3)中負極極片在空氣中暴露時間為10h；可以獲得最佳的氧化效果。

更為優選的，步驟(3)中負極極片暴露完成后于加熱烘干時間為2h。