[發明專利]一種鋰離子擴散系數的測試方法及其應用

在審

• 申請號: 202210394021.0
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114755588A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 扶勇歡;張磊
• 申請（專利權）人: 深圳市氫瑞燃料電池科技有限公司;深圳市雄韜電源科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/378
• 分類號: G01R31/378;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市華盈知識產權代理事務所(普通合伙) 44543
• 代理人: 周嬋;王松柏

本申請公開了一種鋰離子擴散系數的測試方法及其應用。該測試方法包括如下步驟：S1、于0.05C?0.5C電流對鋰離子電池恒流充電10?60mi n，然后靜置100?240mi n，測量所述鋰離子電池的電池電壓和比容量；S2、若步驟S1所述鋰離子電池的電池電壓＞3.65V，則執行步驟S3；S3、于0.05C?0.5C電流對所述鋰離子電池恒流放電10?60mi n，然后靜置100?240mi n，測量所述鋰離子電池的電池電壓和比容量；S4、若步驟S3所述鋰離子電池的電池電壓＜2.50V，則停止測試。本申請還提供所述測試方法的應用。本申請能快速獲得鋰離子擴散系數，適用于專業的電芯測試柜。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，特別是涉及一種鋰離子擴散系數的測試方法及其應用。

背景技術

隨著科技的發展，鋰電池作為一種能源裝置越來越備受關注，在手機、電動汽車、電動工具等領域得到了廣泛的應用。

鋰離子擴散系數是衡量電極材料的電化學性能和進行電池化學建模仿真必不可少的參數，在電化學測試中具有極其重要的意義。受多種因素的共同影響，目前測定鋰離子擴散系數的方法分為電化學間接測定和物理直接測定兩大類。其中，恒電流間歇滴定技術(GITT)作為常用的鋰離子擴散系數的測試方法，重點分析電流與時間之間的關系，其在一定時間間隔t對體系施加一定的恒電流I，在電流脈沖期間，測試工作電極和參比電極之間的電位隨時間的變化；這種測試方法計算過程復雜，測試要求苛刻，很難適用于專業的電芯測試柜。

發明內容

基于此，本發明提供一種鋰離子擴散系數的測試方法及其應用，旨在解決現有的鋰離子擴散系數測試要求苛刻、計算過程復雜、不能適用于專業的電芯測試柜等問題。本申請的測試方法簡單，計算過程簡易便捷，可以適用于專業的電芯測試柜。

為實現上述目的，一方面，本發明提供一種鋰離子擴散系數的測試方法，包括如下步驟：

S1、于0.05C-0.5C電流對鋰離子電池恒流充電10-60min，然后靜置100-240min，測量所述鋰離子電池的電池電壓和比容量；

S2、若步驟S1所述鋰離子電池的電池電壓≤3.65V，則重復步驟S1的操作；

若步驟S1所述鋰離子電池的電池電壓＞3.65V，則執行步驟S3；

S3、于0.05C-0.5C電流對所述鋰離子電池恒流放電10-60min，然后靜置100-240min，測量所述鋰離子電池的電池電壓和比容量；

S4、若步驟S3所述鋰離子電池的電池電壓≥2.50V，則重復步驟S3的操作；

若步驟S3所述鋰離子電池的電池電壓＜2.50V，則停止測試。

作為優選的實施方式，所述鋰離子擴散系數的測試方法還包括：

S5、根據式一計算得到鋰離子擴散系數：

其中：D_Li為鋰離子擴散系數；C_Li為鋰離子濃度；x為微觀尺度下，鋰離子電池內部的電解液與活性物質之間的距離；t為弛豫時間；為鋰離子濃度分布情況，表示鋰離子濃度分布隨時間和距離的變化情況；為鋰離子濃度分布情況的二階微分，表示鋰離子濃度分布隨時間和距離的變化加速情況。

作為優選的實施方式，步驟S1中，

所述恒流充電優選為于0.1C電流對鋰離子電池恒流充電30min。

所述鋰離子電池優選為紐扣電池或者方形鋁殼電池。

作為優選的實施方式，步驟S3中，

所述恒流放電優選為于0.1C電流對鋰離子電池恒流放電20min。