[發明專利]一種檢測電極上的金屬鋰的方法

有效

• 申請號: 201811247822.4
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109752355B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: D·R·湯普森;J·M·穆特;M·P·巴洛格;M·A·小休斯
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

一種檢測存在于鋰離子二次電池的電極上的金屬鋰的方法，包括將包含氧化熒光染料的鋰反應溶液沉積到電極上以形成涂覆的電極。該方法包括在沉積的同時還原氧化熒光染料以形成還原染料和多個鋰離子。該方法還包括，在還原之后干燥涂覆的電極以再次形成氧化熒光染料。在干燥之后，該方法包括將氧化熒光染料暴露于波長為100nm至500nm的紫外線輻射，從而照射和檢測金屬鋰。還公開了一種鋰離子二次電池系統。

引言

本公開涉及鋰離子二次電池系統和檢測存在于鋰離子二次電池的電極上的金屬鋰的方法。

電池可用于將化學能轉換成電能，并且可描述為一次電池或二次電池。一次電池通常不可充電，而二次電池很容易充電，并且可以在使用后恢復成充滿電。因此，二次電池可用于如下應用：諸如為電子設備、工具、機械和車輛供電。例如，用于車輛的二次電池可以通過插入式電源插座在車輛外部再充電，或者通過再生事件在車輛上再充電。

其中一種二次電池，鋰離子二次電池，可包括負極或陽極、正極或陰極，以及設置在正極和負極之間的電解質。負極可以由在鋰離子二次電池的充電和放電期間能夠結合和釋放鋰離子的材料形成。更具體地，在電池充電期間，鋰離子可以從正極移動到負極或在其間往返，并嵌入到材料中。相反，在電池放電期間，鋰離子可以從材料得以釋放并從負極移動到正極或在其間往返。在某些電池操作條件下，金屬鋰可沉積或鍍在電極上。

發明內容

一種檢測鋰離子二次電池的電極上的金屬鋰的方法，包括將包含氧化熒光染料的鋰反應溶液沉積到電極上，形成涂覆的電極。在沉積的同時，所述方法包括還原氧化熒光染料，形成還原染料和多個鋰離子。所述方法還包括還原后干燥涂覆的電極，再次形成氧化熒光染料。干燥后，所述方法包括將氧化熒光染料暴露于波長為100nm至500nm的紫外線電磁輻射，從而照射和檢測金屬鋰。

在一個方面，沉積可包括使鋰反應溶液與金屬鋰發生反應，形成還原染料。此外，該方法可以包括，在沉積之后，用非質子溶劑沖洗涂覆的電極，以除去過量的未反應部分的氧化熒光染料。沖洗可包括用非質子溶劑重復洗滌涂覆的電極。

在另一方面，干燥可包括氧化還原染料，形成氧化熒光染料。氧化可包括使還原染料經受選自由過氧化氫和六氟磷酸鹽組成的基團的氧化劑。在另一方面，氧化可包括在空氣中使還原染料脫水。

該方法還可以包括在暴露之后生成金屬鋰的光學圖像。在另一方面，該方法可以包括在暴露之后在電極上映射金屬鋰的位置。

在另一個實施例中，該方法包括將包含氧化熒光染料的鋰反應溶液沉積到電極上，形成涂覆的電極。在沉積的同時，該方法包括還原氧化熒光染料，形成還原染料和多個鋰離子。還原后，該方法包括干燥涂覆的電極，再次形成氧化熒光染料。在干燥之后，該方法包括將氧化熒光染料暴露于波長為100nm至500nm的紫外線電磁輻射，從而照射和檢測金屬鋰。該方法還包括，在暴露后，用固定量的水沖洗涂覆的電極，以從涂覆的電極上除去氧化熒光染料并形成沖洗液。另外，該方法包括確定存在于沖洗液中的第一量氧化熒光染料，并量化存在于電極上的第二量金屬鋰。

在一個方面，量化包括定義第一量和第二量之間的關系。在另一方面，量化包括將第一量與第二量相關聯。

該方法還可以包括在沖洗之前，將金屬鋰的位置映射在涂覆的電極上。

鋰離子二次電池系統包括鋰離子二次電池的電極。電極包括表面和設置在表面上的金屬鋰。鋰離子二次電池系統還包括設置在金屬鋰上的鋰反應溶液，其中鋰反應溶液包括氧化熒光染料。

在一個方面，氧化熒光染料可包含熒光素。熒光素可以與金屬鋰反應并可還原成熒光素。

在另一方面，鋰反應溶液可進一步包括非質子溶劑。非質子溶劑可包括碳酸二甲酯。

鋰離子二次電池系統還可包括波長為100nm至500nm的紫外線電磁輻射源。在一個方面，在表面上金屬鋰是光學可檢測的。