[發明專利]一種測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法和裝置

在審

• 申請號: 202010839779.1
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112034020A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 李翔;錢義;趙元宇;祁傳磊
• 申請（專利權）人: 國聯汽車動力電池研究院有限責任公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 錢云

本發明實施例提供一種測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法和裝置，所述方法包括模擬得到負極在不同嵌鋰量時相對于正極的電位曲線；以實際電池時正負極間的穩定電壓作為指示電位，將所述指示電位代入所述電位曲線中，從而計算得到實際電池時負極預嵌鋰量。本發明實施例提供的測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法，相較傳統厚度測量或者稱重的方法，具有操作簡單、可靠等優點。本發明的方法在準確得到負極預嵌鋰量的同時，不影響正常電池制作過程，從而為預嵌鋰電池質量控制、后期預嵌鋰電池篩選分級、配組等提供參考，保證電池制作和使用可控。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法和裝置。

背景技術

鋰離子電池由于具有許多突出優點而廣泛應用于諸多領域，但是隨著應用領域的不斷擴展和應用要求的不斷提高，對高性能鋰離子電池的需求更加迫切。高性能鋰離子電池的開發則嚴重依賴于材料體系的進步，現階段正極材料逐漸開展轉向高鎳三元或者下一代的高電壓材料，負極材料則從完全的石墨材料逐漸開始摻入硅基材料，這些材料體系的改變往往帶來正負極材料首次效率的不匹配，從而導致高容量的正極材料在實際電池中并不能發揮其高的容量。通過負極預鋰化是解決這一問題實現電池高能量密度的主要手段。

目前負極預鋰化方式包括添加保護鋰粉和復合超薄鋰帶，對于鋰粉，其在電極中分布的均勻性存在一定難度；而對于超薄鋰帶，一般是通過厚的鋰帶軋制而成，其厚度控制一般僅能做到±4μm，對應的電量約0.825mAh/cm²，但是對于鋰離子電池電極一般面密度約2-6mAh/cm²。預嵌鋰量對于鋰離子電池的性能影響顯著，過多會出現析鋰導致的安全風險，過少則有可能無法實現材料容量發揮的目標。因此，如何準確測定鋰離子電池負極預嵌鋰量變得十分重要。

目前，常規的方法是通過對極片預嵌鋰前后進行稱重從而計算預嵌鋰量，但是此方法一方面耗時費力，另一方面增加了單質鋰在環境中的暴露時間，可能會影響電池的性能。

發明內容

本發明實施例提供一種測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法和裝置，用以解決現有技術中通過稱重測量影響電池性能的缺陷，實現方便、準確地測定負極預嵌鋰量。

本發明實施例提供一種測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法，包括：

模擬得到負極在不同嵌鋰量時相對于正極的電位曲線；

以實際電池時正負極間的穩定電壓作為指示電位，將所述指示電位代入所述電位曲線中，從而計算得到實際電池時負極預嵌鋰量。

本發明根據電極處于不同嵌鋰狀態時其電位也會出現特征差異，將實際電池時正負極間的穩定電壓作為指示電位，先模擬得到負極不同嵌鋰量時相對于正極的電位曲線，再將指示電位代入其中，從而計算得到實際電池時負極預嵌鋰量，相較傳統厚度測量或者稱重的方法，具有操作簡單、可靠等優點。

根據本發明實施例提供的測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法，包括以下步驟：

S1、以實際電池中的負極為工作電極，過量厚度的鋰片為對電極，實際電池中的正極為參比電極，組成三電極電池；

S2、從所述過量厚度的鋰片脫鋰，并將脫出的鋰嵌入負極工作電極，記錄不同脫鋰量時負極工作電極和正極參比電極之間的電位，得到不同負極預嵌鋰量對應的電位曲線；

S3、將負極與單質鋰源復合后與正極組裝成實際電池，記錄正負極之間穩定的電壓，并將此電壓代入步驟S2所得電位曲線，從而得到負極預嵌鋰量。

根據本發明實施例提供的測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法，步驟S1中，鋰片與負極之間還設有隔膜，所述隔膜的作用為防止鋰片與負極發生接觸短路。

根據本發明實施例提供的測定鋰離子電池負極預嵌鋰量的方法，所述隔膜的材質為聚烯烴、聚酰胺或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)。