[發明專利]一種評估三元材料循環性能的方法

有效

• 申請號: 202010104495.8
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111208160B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 鄭坤;朱坤慶;計陽;夏小勇;占克軍
• 申請（專利權）人: 東莞維科電池有限公司
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207;G01N27/26
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達;郭寶煊

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種評估三元材料循環性能的方法，將待測三元材料作為正極，制成紐扣電池當做測試載體，借助XRD分析和電化學測試等手段，得到待測三元材料在極限測試條件下經歷少數指定次數充放電循環后ΔI₀₀₃/I₁₀₄和容量保持率的數據。通過將紐扣電池測試得到的數據代入到已知三元材料在極限測試條件下和常規測試條件下ΔI₀₀₃/I₁₀₄值相同時循環次數對應的等價數學關系中，即可快速地評估出待測三元材料在全電池中的充放電循環壽命，提高材料的評估效率。本發明從三元材料在充放電循環過程中晶體結構變化對充放電循環穩定性影響的角度去評估材料的性能，具有較高的可靠性。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種評估三元材料循環性能的方法。

背景技術

因具有較高的工作電壓、能量密度、長壽命和對環境友好等特點，鋰離子電池已經成為新一代電動汽車、電動工具及電子產品的動力電源，目前已經廣泛應用于能源、交通、通訊等不同的領域之中。

三元材料，尤其是高鎳三元材料是當下研究的熱點，由于其容量高、循環性能優異從而得到了廣泛應用。三元材料作為鋰離子電池正極材料關鍵的組成部分，決定著電池的基本物理和電化學性能。目前市場上已商品化的三元電極材料種類較多，如何快速地從多種候選三元材料中評估出一種或幾種能夠滿足客戶需求的電極材料是鋰離子電池研發人員的重要工作內容。

通常，電芯生產企業評估三元材料充放電循環壽命的方法是先將待評估材料制成全電池，然后再去進行相應的充放電循環穩定性測試。這種材料評估方式的時間周期較長，投入成本較大，評估效率較低。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，提供一種評估三元材料循環性能的方法，能夠快速地評估出三元材料在全電池中的充放電循環壽命，提高材料的評估效率。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種評估三元材料循環性能的方法，包括以下步驟：

步驟一、以第一三元材料作為第一正極活性物質分別組裝成若干個第一紐扣電池和若干個第一全電池；

步驟二、對所述第一紐扣電池進行充放電循環測試，分別記錄若干個所述第一紐扣電池循環t圈后的容量保持率A；對所述第一全電池進行充放電循環測試，分別記錄若干個所述第一全電池循環T圈后的容量保持率B；

步驟三、將循環后的所述第一紐扣電池的正極活性物質進行X射線粉末衍射，得到若干I₀₀₃/I₁₀₄值；以t為橫坐標，以ΔI₀₀₃/I₁₀₄值為縱坐標，擬合ΔI₀₀₃/I₁₀₄＝f(t)的S1曲線；

將循環后的所述第一全電池的正極活性物質分別進行X射線粉末衍射，得到若干I₀₀₃/I₁₀₄值；以T為橫坐標，以ΔI₀₀₃/I₁₀₄值為縱坐標，擬合ΔI₀₀₃/I₁₀₄＝f(T)的S2曲線；

當曲線S1＝曲線S2時，分別得到t₀和T₀，記錄T0/t0＝G；

步驟四、以第二三元材料作為第二正極活性物質組裝成若干個第二紐扣電池，進行充放電循環測試，分別記錄循環周期為H時的容量保持率為C；

將循環后所述第二紐扣電池的正極活性物質進行X射線粉末衍射，得到若干I₀₀₃/I₁₀₄值，計算ΔI₀₀₃/I₁₀₄值的平均值；當所述第二三元材料制備的第二全電池的循環圈數為G*H時，所述第二全電池的循環容量保持率D＝C。