CN108091942A - 一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法 - Google Patents

一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法，包括S1：制作实验电池，取出成对的重量一致的正极极片和负极极片，制作成实验电池；S2：进行实验电池的化成和0.3C充电/1C放电的分容循环，然后将实验电池充满电；S3：测量实验电池的电化学阻抗谱，得到阻抗谱图‑Nyquist曲线；S4：将实验电池搁置一定时间后，把实验电池充满电，重复S3的测量过程；S5：实验电池的阻抗谱拟合，解析得出电池欧姆内阻Rs、电池内部固体‑电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf；S6：对搁置后的电池进行0.3C充电/1C放电的分容循环，计算出电池高温搁置前后的容量保持率。本发明的有益效果：本发明适用范围广，能快速判断电池的高温搁置性能。

Description

一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法。
背景技术
目前锂离子电池作为纯电动汽车首选的动力电池，已经大规模生产和使用。锂离子电池隔膜在国内已经产业化，不仅能生产各种干法和湿法的隔膜，也能生产出单面或双面涂覆陶瓷的隔膜。在电池中，隔膜起着隔离正负极电子通路的，提供锂离子通路的作用，不仅影响着电池的电化学性能，也对电池的安全性有着尤为关键的影响。在设计动力型锂离子电池，我们不仅要求锂离子电池具有一定的大孔隙率，尽量轻薄，而且要求其具有很好的机械性能，比如抗拉强度和穿刺强度等。因为隔膜不参与电化学反应，所有在隔膜选型中，我们很难判断隔膜是怎么影响电池电化学性能。比如在采用不同隔膜的电池经历高温搁置后，电池的容量保持率存在着显著变化，我们很难断定是隔膜这部分电阻的变化，还是隔膜孔隙率变化造成的其他界面性质发生变化从而导致的电化学性能发生变化。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法，包括以下步骤：
S1：制作实验电池，取成对的重量一致(设计值±1%)的正极极片和负极极片，制作成实验电池；
S2：进行实验电池的化成，将实验电池注液静置1天后，对其进行首次充电，之后抽排实验电池内部气体，然后再对实验电池闭口化成和0.3C充电/1C放电的分容循环，最后将实验电池充满电；
S3：测量实验电池的电化学阻抗谱，在恒温25℃环境下，对满电态的实验电池进行阻抗测量，得到阻抗谱图-Nyquist曲线；
S4：将实验电池在55℃环境下搁置7天后，在恒温25℃环境下把实验电池充满电，重复S3的测量过程；
S5：实验电池的阻抗谱拟合，采用阻抗分析软件通过拟合电路对循环前后的阻抗谱图-Nyquist曲线进行拟合，解析得出电池欧姆内阻Rs、电池内部固体-电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf；
S6：对搁置后的电池进行0.3C充电/1C放电的分容循环，得到搁置后的放电容量，计算出电池高温搁置前后的容量保持率；
S7：综合电池欧姆内阻Rs、电池内部固体-电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf以及电池高温搁置前后的容量保持率分析隔膜材料对电池性能影响。
进一步的，测量实验电池的电化学阻抗谱的测量频率范围为10KHz~20mHz。
进一步的，所述拟合电路为LR(QR)(Q(RW))。
本发明的有益效果：本发明适用范围广，不仅适用于各种材料组成的电池，也适用于各种结构的电池，且实验电池的结构简单易制作；同时采用电化学工作站进行阻抗谱测量并拟合，能够解析出电池各界面的阻抗，快速判断电池的高温搁置性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例所述的一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法，包括以下步骤：
S1：制作实验电池，从35Ah成品电池的生产线挑选出重量和厚度相等的同批次正负极极片，为控制内阻测量的精确性，将极片周边裁切成小片（正极极片为80×50mm，负极极片为85×55mm），叠片方式按照正极负极各1片的方式层叠，所述35Ah成品电池正极材料为锰酸锂，负极材料为石墨，隔膜材料为PP/PE/PP无涂层三层复合隔膜；
S2：进行实验电池的化成，将实验电池注液5g静置1天后，对其进行0.02C电流下的首次充电，之后在-0.04Mpa环境下对实验电池抽气排除实验电池内部气体，然后再对实验电池进行0.2C(11mA)流下的闭口化成和0.3C(16.5mA)充电/1.0C(55mA)放电的电流下的分容循环，最后将实验电池充满电；
S3：测量实验电池的电化学阻抗谱，在恒温25℃环境下，使用电化学工作站ZahnerIM6ex，设定5mV振幅的交流正弦波激励，在测量频率范围为10KHz~20mHz下，对满电态的实验电池进行阻抗测量，得到阻抗谱图-Nyquist曲线；
S4：将实验电池在55℃环境下搁置7天后，在恒温25℃环境下把实验电池充满电，重复S3的测量过程；
S5：实验电池的阻抗谱拟合，采用阻抗测量软件Zahner-4.12USB通过拟合电路LR(QR)(Q(RW))对阻抗谱图-Nyquist曲线进行拟合，解析得出电池欧姆内阻Rs、电池内部固体-电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf；
S6：对搁置后的电池进行0.3C充电/1C放电的分容循环，得到搁置后的放电容量，通过计算得出的实验电池高温搁置前后的容量保持率；
S7：综合所述容量保持率以及S5中得到电池欧姆内阻Rs、电池内部固体-电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf来分析隔膜材料对电池性能的影响。
根据本发明一个实施例中，Rs包括材料的电子内阻、锂离子电池在含隔膜的电解液中迁移的离子内阻和固相锂离子扩散的阻抗，电池内部固体-电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf受负极材料，电解液，隔膜孔隙率多方面的影响，通过满电态电池的高温搁置前后Rs和Rf变化，我们能得知隔膜选型是怎么改变电池内部阻抗来影响电池的电化学性能；且发明适用范围广，不仅适用于各种材料组成的电池，也适用于各种结构的电池，实验电池的结构简单易制作，能快速判断电池的高温搁置性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制作实验电池，取成对的重量一致(设计值±1%)的正极极片和负极极片，制作成实验电池；
S2：进行实验电池的化成，将实验电池注液静置1天后，对其进行首次充电，之后抽排实验电池内部气体，然后再对实验电池闭口化成和0.3C充电/1C放电的分容循环，最后将实验电池充满电；
S3：测量实验电池的电化学阻抗谱，在恒温25℃环境下，对满电态的实验电池进行阻抗测量，得到阻抗谱图-Nyquist曲线；
S4：将实验电池在55℃环境下搁置7天后，在恒温25℃环境下把实验电池充满电，重复S3的测量过程；
S5：实验电池的阻抗谱拟合，采用阻抗分析软件通过拟合电路对循环前后的阻抗谱图-Nyquist曲线进行拟合，解析得出电池欧姆内阻Rs、电池内部固体-电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf；
S6：对搁置后的电池进行0.3C充电/1C放电的分容循环，得到搁置后的放电容量，计算出电池高温搁置前后的容量保持率；
S7：综合电池欧姆内阻Rs、电池内部固体-电解质界面膜(SEI)的欧姆内阻Rf以及电池高温搁置前后的容量保持率分析隔膜材料对电池性能影响。
2.根据权利要求1所述的一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法，其特征在于，测量实验电池的电化学阻抗谱的测量频率范围为10KHz~20mHz。
3.根据权利要求1所述的一种用于判断隔膜材料对电池性能影响的检测方法，其特征在于，所述拟合电路为LR(QR)(Q(RW))。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN110707363A (zh) * 2019-08-28 2020-01-17 惠州锂威新能源科技有限公司 一种提高软包电芯保液量的方法
CN112421116A (zh) * 2020-09-29 2021-02-26 双登集团股份有限公司 优化磷酸铁锂电池循环性能及存储特性的高温搁置方法

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