[發明專利]一種圓柱鋰電池正極耳處極片斷裂評估方法

有效

• 申請號: 202011500596.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112611634B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 楊威
• 申請（專利權）人: 聯動天翼新能源有限公司
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01N3/38;H01M10/0525
• 代理公司: 無錫堅恒專利代理事務所(普通合伙) 32348
• 代理人: 杜興;劉宏亮

本發明公開了一種圓柱鋰電池正極耳處極片斷裂評估方法，包括測得正極極片破斷強度；圓柱鋰電池卷芯注液封裝于鋁塑膜中制成鋁塑膜電池，將鋁塑膜電池套入電池外殼中，鋁塑膜電池充放電循環測試，記錄并得出充放電循環次數與薄膜力敏傳感器所測膨脹力的對應關系；對比S1正極極片破斷強度和S2的膨脹力實測值或者所述對應關系的預測值，對所述圓柱鋰電池卷芯裝配的圓柱電池正極耳處極片斷裂風險進行評估。該圓柱鋰電池正極耳處極片斷裂評估方法步驟合理，在電池開發設計初期例如材料篩選時通過實驗評估正極極片斷裂風險，有助于縮短開發周期，降低產品后期失效風險。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池風險評估技術領域，具體涉及一種圓柱鋰電池正極耳處極片斷裂評估方法。

背景技術

隨著鋰離子電池能量密度的不斷提高，正極材料從鈷酸鋰發展為NCM811或者NCA，負極材料由石墨負極到石墨復合硅材料，并且硅材料的添加量不斷提升。硅材料在充放電過程中體積膨脹大，導致圓柱結構中極片及極耳承受了較大的應力，而電池如果設計不合理可能造成極片尤其是極耳處斷裂造成鋰電池的失效，因為與正極極耳相鄰處為極片破斷強度最低的位置。

圓柱電芯常見為中極耳結構和內極耳結構兩種。基于相同的材料體系及電池結構，內極耳相比于中極耳DCR會上升5~10mΩ，帶來一定程度的性能劣化，所以一般在較高性能要求的使用要求下，一般電芯會采用中極耳結構，但與內極耳結構相比，中極耳結構卷芯中，正極耳側邊處極片破斷強度最低，發生斷裂的風險更高。

CN106405422A中公開了一種鋰離子電池極片膨脹斷裂的測試方法，其中采用拉力機測試極片和導線的斷裂力值，并未考慮卷芯形狀對于斷裂力值的影響，也并未考慮正極極片各處破斷強度高低不一的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種圓柱鋰電池正極耳處極片斷裂評估方法，便于在早期電池開發設計時識別風險。

為了實現上述技術效果，本發明的技術方案為：一種圓柱鋰電池正極耳處極片斷裂評估方法，包括以下步驟：

S1：頂壓件的圓弧面頂壓正極極片以及正極極耳，所述圓弧面的延伸方向與所述正極極耳的長度方向一致，拉伸正極極片兩端測得正極極片破斷強度；

S2：圓柱鋰電池卷芯注液封裝于鋁塑膜中制成鋁塑膜電池，將鋁塑膜電池套入電池外殼中，所述鋁塑膜電池的側面與電池外殼之間設置薄膜力敏傳感器，所述鋁塑膜電池充放電循環測試，記錄并得出充放電循環次數與所述薄膜力敏傳感器所測膨脹力的對應關系；

S3：對比S1正極極片破斷強度和S2的膨脹力實測值或者所述對應關系的預測值，對所述圓柱鋰電池卷芯裝配的圓柱電池正極耳處極片斷裂風險進行評估；

所述圓柱電池的電芯入殼比等于所述鋁塑膜電池與薄膜力敏傳感器的組裝件入殼比。

優選的技術方案為，S1中所述圓弧面的半徑等于所述圓柱鋰電池卷芯中正極極耳與卷芯中心軸的距離。

優選的技術方案為，S1中所述正極極片與頂壓件的貼合面圓心角等于或者小于180°。

優選的技術方案為，所述正極極片與頂壓件的貼合面圓心角兩等分平面與所述正極極耳相交，交線為所述正極極耳的長度方向對稱線。

優選的技術方案為，S2中所述薄膜力敏傳感器與所述正極極耳重疊設置于所述圓柱鋰電池卷芯的中心軸一側。

優選的技術方案為，所述充放電循環次數與膨脹力的對應關系包括電池材料、電解液、電池設計參數與充放電循環次數以及膨脹力的對應關系。

優選的技術方案為，所述薄膜力敏傳感器固定設置于所述鋁塑膜電池的表面。