[發明專利]電池體系中組成部分的質量或含水率的測算方法及其應用

有效

• 申請號: 201910164552.9
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN110020461B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 朱加雄;蔡小娟;趙磊
• 申請（專利權）人: 深圳市豪鵬科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N27/26
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

本發明公開了一種電池體系中組成部分的質量或含水率的測算方法及其應用，該方法包括：根據等效水量原理構建計算模型；分別測定體系條件，包括兩個體系中除了目標電池體系中目標組成部分的待求參數外其余組成部分的質量和含水率；根據計算模型計算目標組成部分的待求參數。通過以上方法，綜合考慮了不同電解液的組成差異、應用體系的差異等，將電池體系中的總自由水量作為研究對象，以等效水量為參量進行電解液用量和/或不同體系條件的衡算，算出目標組成部分待求參數，相比傳統等質量或等體積法更符合實際機理，達到更為嚴格的等效或單因子變量效果。應用于電池制作時，可根據實際體系條件合理而準確地控制電解液的用量，保證電池性能穩定。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種電池體系中組成部分的質量或含水率的測算方法及其應用。

背景技術

鎳電極作為一個電化學性能優良的可逆電極，被廣泛應用于堿性二次電池的正極，如常見的鎳氫電池、鎳鋅電池、鎳鎘電池等鎳電池。一般而言，鎳電極活性物質至少包括氫氧化亞鎳、鈷的化合物、鋅的化合物、添加劑和粘結劑等幾部分組成，其中，氫氧化亞鎳是實現容量的主要成分，其余是輔助實現并延緩容量衰減的必要成分。

鎳電極需要在足夠高的OH^-離子氛圍里才能發揮其電化學性能，因為氫氧化亞鎳的晶格中富含可脫出的質子，OH^-離子氛圍促進質子的脫出和轉移，OH^-離子的濃度越高，質子脫出平衡反應的進程就越高，即氫氧化亞鎳晶格中剩余的質子濃度就越低，即脫出的作為實際載流子的質子的比例就越高，即表觀上氫氧化亞鎳的單位電化學容量就越高。因此，電解液中OH^-離子的濃度，強烈的影響鎳電極的電化學容量。

通常，鎳電極所用電解液為KOH、NaOH、LiOH、Ba(OH)₂中的一種或多種的水溶液，KOH、NaOH、LiOH等提供主要的OH^-離子，與水形成合適的OH^-離子濃度，而水則作為OH^-離子發揮作用的載體，或者說質子傳遞的介質。

一般而言，氫氧化亞鎳的層狀晶體結構，允許H₂O分子嵌入層間，使自由水轉化為形同結晶水一樣的受束縛狀態，即鎳電極浸潤在電解液中緩慢吸收水分子的吸脹過程，此過程一方面造成鎳電極膨脹，另一方面造成鎳電池體系內自由水的比例下降，即體系逐漸干涸，鎳電極和對電極之間質子的傳遞介質或載體缺失，電池性能衰減直至失效。因此，電解液中水的含量，也顯著影響鎳電池的電化學性能發揮和衰減。

因此，鎳電池體系中，鎳電極電化學容量和性能的實現，需要合適的OH^-離子濃度和水含量等必要條件，即電解液濃度和用量。但業內大多情況下只關注OH^-離子濃度以及等質量或等體積下確定的用量，忽視了一項至關重要的參數——水量；由于等質量法無視不同電解液的組成差異和應用體系的其他部分的差異，只是按質量用量相等的方法簡單進行折算，等體積法考慮了不同電解液的密度差異，但仍無視其他方面的差異，只是按體積用量相等的方法簡單進行折算，以上兩種方法均未涉及鎳電極體系的機理層面，不夠全面。另一方面，除了電解液的用量確定外，不同鎳電池體系間進行定量計算或定性對比時，均缺少有效的理論模型，難以解決諸多實用問題。

綜上所述，鎳電池體系在電解液用量及作用效應等相關范疇的定量計算或定性對比方面，除簡單的等質量法或等體積法外，需要新的測算方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種電池體系中組成部分的質量或含水率的測算方法及其應用。

本發明所采用的技術方案是：一種電池體系中組成部分的質量或含水率的測算方法，包括以下步驟：