[發明專利]物理老化過程中全固態聚合物電解質鋰電池容量的預測方法

有效

• 申請號: 202010637201.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111766527B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 胡宏玖;李書峰;樊曉鳴;賀耀龍;方宣森
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/3842;G01R31/389
• 代理公司: 上海思牛達專利代理事務所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 雍常明

1.一種物理老化過程中全固態電解質鋰電池容量的預測方法，其特征在于分析步驟如下：

a.將玻璃態聚合物電解質置于其玻璃化轉變溫度以上15℃的絕干環境中退火處理30-60分鐘，消除制備成型過程中的熱歷史；然后快速降至服役溫度，放入氬氣保護的手套箱中貯存；

b.將形成的固態聚合物電解質制成直徑為30毫米的圓片，裝配至不銹鋼材質的阻塞電池模型中，并將其兩極分別接于電化學工作站的工作電極和輔助電極，進行不同物理老化時間時的交流阻抗譜（EIS）測試；利用相應的等效電路擬合阻抗數據，得到電解質的離子電導率，進而獲得老化進程電解質鋰離子擴散系數的演化規律；

c.根據鋰電池正極材料充電狀態（SOC）與電壓的試驗曲線、聚合物電解質中的場方程和電極上電荷轉移動力學方程，通過數值計算方法確定電解質在物理老化進程中，相應的鋰電池完成一次連續放電，即放電電壓小于截至電壓時的截至時間；

d.對上述步驟a處理后獲得的固態聚合物電解質薄膜切成面積為1平方厘米的小塊試樣，在錫紙中制成單晶硅/電解質-²²Na放射源-電解質/單晶硅的多重層疊試樣，其厚度為1毫米；通過正電子湮滅壽命譜PALS實驗，測試物理老化進程中電解質材料內部三重正電子素的本征壽命和強度，由此獲得不同物理老化時間下的相對自由體積，計算此時電極與電解質界面處接觸面積的相對改變量，即；

e.基于、及式（1），可獲得電解質物理老化進程中全固態鋰電池恒流放電時的容量，其中恒流放電時的電流密度為；

（1）

所述方法只需通過不同物理老化時間下固態聚合物電解質離子導電率及自由體積的測試，獲得相關材料參數的演化規律，即可準確評估與預測全固態聚合物電解質鋰電池因電解質松弛誘導的電化學容量衰退。